2014: più CO2, più caldo. Più chimica.

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo.

a cura di C. Della Volpe

Ormai i conti sono stati fatti praticamente da tutte le organizzazioni internazionali di clima e meteorologia e il risultato è univoco: il 2014 è stato l’anno in cui la temperatura media del pianeta Terra è stata la più alta da quando si fanno le misurazioni.

In effetti occorre precisare che non c’è accordo sulla definizione di temperatura media aria-superficie (http://data.giss.nasa.gov/gistemp/abs_temp.html oppure https://www2.ucar.edu/climate/faq/what-average-global-temperature-now) e, anzi, dato che tale grandezza risulta concettualmente utile, ma concretamente difficile da usare, si preferisce usare il concetto di anomalia media della temperatura, ossia si misura la differenza di temperatura di una certa stazione rispetto ad un momento di riferimento e poi si fa la media di tali differenze fra tutte le stazioni di un certo insieme, cercando di pesare anche ogni stazione dato che la superficie terrestre non è coperta omogeneamente.

Si seguono quindi le variazioni della temperatura più che i suoi valori assoluti. Questa anomalia, questa differenza media risulta molto ben correlata anche fra stazioni meteo molto lontane.

Di solito si usa come campo dati quelli dal 1880 ad oggi e la anomalia medesima viene riferita ad una media; in concreto rispetto al valor medio del XX secolo la temperatura del 2014 è stata più alta di 0.69±0.09°C, o ancora tale è stato il valore medio della anomalia.

2014.1

Come si vede dal grafico la temperatura delle terre emerse si è incrementata notevolmente più di quella degli oceani, che stanno funzionando da termostato planetario. La temperatura delle terre emerse si è ormai incrementata di quasi un grado rispetto alla media del XX secolo, e come vedremo poi in alcuni paesi, fra cui il nostro, l’incremento medio della temperatura rispetto al XIX secolo supera perfino i 2°C.

Gli ultimi anni sono stati densi di record di aumento delle temperature medie della Terra, come si vede da quest’altro grafico in cui si riportano i valori medi annui e le medie decennali.

2014.2

Come si vede non vi è stata alcuna “stasi” dell’incremento di temperatura su periodi di tempo di questa portata, portata decennale che è a sua volta inferiore a quella necessaria per stimare le variazioni climatiche (almeno trent’anni). Durante il 2014 per la prima volta da circa 3-4 milioni di anni il valore di concentrazione della CO2 in atmosfera è stato sopra 400ppm per oltre tre mesi (dati nel cerchio rosso), e la cosa si incrementerà certamente durante l’anno in corso.

2014.3

L’importanza della CO2 dipende dal suo essere un gas serra, ossia che assorbe l’emissione infrarossa del suolo riemettendola verso di esso e rallentando il raggiungimento dello stato stazionario di temperatura del pianeta (il che ne incrementa il valor medio). L’acqua, il metano, il protossido di azoto, sono altri gas serra; ma l’anidride carbonica, a causa della sua non condensabilità, del suo tempo di permanenza in atmosfera, del suo ruolo predominante nella stratosfera (il vapor d’acqua è sostanzialmente assente sopra la troposfera) gioca un ruolo determinante.

Purtuttavia non esiste una relazione “lineare” fra la concentrazione di CO2 e la temperatura media del pianeta, in quanto il sistema climatico è un sistema complesso e retroazionato, ossia che cerca di reagire agli stimoli mantenendo l’omeostasi, la stabilità; ma come succede al nostro corpo, che è anch’esso un sistema complesso e retroazionato, quando uno dei parametri biologici sfora i valori medi , anche piccoli disturbi possono avere effetti significativi; è il motivo per cui certe sostanze possono funzionare da “veleni”, ossia alterare il funzionamento globale, anche in piccola concentrazione.

Come diceva Paracelso:

« Tutto è veleno: nulla esiste di non velenoso. Solo la dose fa in modo che il veleno non faccia effetto. »
(Paracelso, Responsio ad quasdam accusationes & calumnias suorum aemulorum et obtrectatorum. Defensio III. Descriptionis & designationis nouorum Receptorum.)

In altre parole, la medesima preziosa CO2 che fa da scheletro alla fotosintesi e da supporto all’effetto serra benefico, diventa pericolosa per il sistema climatico sopra una certa soglia.

Per questo stesso motivo di non linearità, si verificano fenomeni apparentemente contraddittori; in passato, per esempio nel secondo dopoguerra, la concentrazione di CO2 è aumentata, ma la temperatura media è addirittura diminuita a causa del ruolo del microparticolato atmosferico emesso in grande quantità da combustibili fossili troppo ricchi di zolfo. Un ruolo importante gioca attualmente l’oceano come scudo termico che si sta molto lentamente scaldando (ed acidificando) e il ciclo delle oscillazioni climatiche come El Niño, il cui effetto può rallentare l’incremento di temperatura in modo significativo.

La relazione fra CO2 e temperatura media può essere meglio visualizzato riferendosi a tempi molto lunghi; dai dati estratti dalla composizione dei gas trattenuti nelle calotte glaciali, un ingegnere aerospaziale (quindi un non-climatologo, ma molto molto attento) Bernard Etkin, morto l’anno scorso, ha estratto il seguente grafico (che si riferisce alle temperature antartiche):

2014.4

Come si vede la relazione, pur caotica e non lineare, si è mantenuta per centinaia di migliaia di anni nella nuvola a sinistra (comprese le glaciazioni più recenti); ma durante il periodo industriale si è spostata verso destra.

Potete notare una cosa; la inclinazione relativa, ossia il rapporto fra concentrazione di CO2 e temperatura si è ridotta, spostandosi verso valori maggiori di CO2; in altre parole il sistema è effettivamente un sistema retroazionato e omeostatico, cerca “disperatamente” di mantenere la stabilità termica, ma si è comunque distaccato dall’attrattore sistemico che lo ha trattenuto per centinaia di migliaia di anni, avviandosi ad esplorare territori climatici inesplorati DA QUANDO ESISTE LA SPECIE UMANA!

E questo è il punto.

Ogni anno depositiamo in atmosfera una quantità di gas serra, e in particolare di CO2 che si incrementa a causa della combustione dei combustibili fossili che rappresentano la nostra principale sorgente di energia (alcune decine miliardi di tonnellate in più all’anno). Tali combustibili d’altronde non sono eterni, si riproducono ad una velocità migliaia di volte inferiore a quella con la quale li consumiamo e dovremo giocoforza sostituirli con altre fonti.

Dato che non esiste un pianeta di riferimento, una Terra alternativa in cui fare esperimenti , l’unico modo di fare previsioni è di costruire complessi programmi numerici basati sulle nostre conoscenze più recenti e provare a vedere cosa succederebbe alla temperatura “media” se… scegliamo un certo scenario; al momento stiamo procedendo lungo lo scenario peggiore, uno scenario in cui la nostra produzione di gas serra aumenta senza tema e con esso la temperatura media.

Tuttavia qualcosa sta cambiando, almeno nella coscienza del problema. Nel primo numero di Nature del 2015 (The geographical distribution of fossil fuels unused when limiting global warming to 2 °C, Nature 517, p. 187, 2015) Christophe McGlade e Paul Ekins dello UCL scrivono:

“…these results demonstrate that a stark transformation in our understanding of fossil fuel availability is necessary. Although there have previously been fears over the scarcity of fossil fuels, in a climate-constrained world this is no longer a relevant concern: large por- tions of the reserve base and an even greater proportion of the resource base should not be produced if the temperature rise is to remain below 2 °C.”

In sostanza essi dimostrano che dobbiamo lasciare sottoterra il grosso delle riserve fossili se vogliamo mantenere l’incremento di temperatura ormai inevitabile, sotto un limite accettabile per il nostro tipo di organizzazione produttiva e sociale.

Ma dato che noi siamo una società di “libero mercato”, una società di enormi differenze di ricchezza e di reddito, in cui una piccola percentuale di popolazione possiede il grosso del patrimonio (in Italia (dati Banchitalia) il 10% della popolazione possiede il 50% della ricchezza, nel mondo nel suo complesso è ancora peggio), e le maggiori concentrazioni di ricchezza sono proprio legate alla produzione e alla gestione dell’energia, senza la quale non si può fare letteralmente nulla, tali concentrazioni di potere e di ricchezza resistono a qualunque trasformazione.

In una recente lettera interna, il governatore della banca di Inghilterra, Mark Carney, (http://www.parliament.uk/documents/commons-committees/environmental-audit/Letter-from-Mark-Carney-on-Stranded-Assets.pdf) scrive:

2014.5

In pratica la Banca di Inghilterra, teme una “bolla del carbonio”, il fatto che diventino terra sporca le proprietà di riserve fossili mondiali con effetti travolgenti sul mercato finanziario e sull’economia mondiale.

E’ un timore fondato. Storiche famiglie di investitori del petrolio come i Rockfeller hanno abbandonato il settore. E lo stesso stanno facendo molte aziende come la tedesca E-On.

Il fatto è che in molti paesi, fra cui il nostro, le condizioni climatiche sono variate perfino più velocemente che altrove e la cosa è manifesta:

Variazione in falsi colori rispetto alla media mondiale 1951-1980.

2014.6

Decennio 1880-1889

2014.7

Decennio 2000-2009

2014.8

Come si vede l’emisfero Nord si è riscaldato molto più velocemente di quello Sud; la macchia fredda dell’emisfero Sud fra l’altro è dovuta verosimilmente alla fusione dei ghiacci antartici dell’Antartide Occidentale che procede ad un ritmo inaspettato. Secondo i dati meteo locali l’Italia ha visto un incremento dalla prima metà dell’800 di quasi 2.4°C (dati ISAC-CNR)!

2014.9

E ci sono paesi come la Finlandia dove l’incremento è arrivato a 2.8°C.

Ma nonostante questo, nonostante eventi travolgenti come le recentissime improvvise piene che hanno travolto per due volte di seguito la citta di Genova, il nostro governo insiste nella liberalizzazione delle misere risorse fossili del nostro mare e del nostro entroterra e taglia invece i contributi alle energie rinnovabili, che vanno si razionalizzati, ma non eliminati e non contrasta affatto la politica di conservazione dei profitti delle vetuste industrie energetiche basate sui fossili, che hanno fatto strame dei fondi pubblici tramite per esempio il famigerato CIP6.

Il 2015 è stato scelto dall’ONU come Anno internazionale della Luce e dalla luce del Sole viene alla Terra un contributo energetico che al momento è circa 10.000 volte superiore alle nostre necessità (200 volte sul territorio italiano); queste sorgenti sono le sorgenti del futuro e nel loro sviluppo la Chimica ha un ruolo enorme da giocare.

Noi chimici dobbiamo essere all’avanguardia in tema di lotta al surriscaldamento climatico, come in tema di lotta all’inquinamento ambientale e in tema di riciclo dei materiali; sono tre temi che si saldano tra loro.

La concezione di una Chimica che inevitabilmente porta all’inquinamento, di una tecnologia ed una scienza che non sono amiche dell’ambiente devono lasciare il posto ad una Chimica che invece di fare terra bruciata, invece di lasciare, come nel nostro paese, 10.000 kmq di territorio irreversibilmente inquinato si trasformi nella tecnologia principe del riciclo dei materiali, e diventi la scienza della trasformazione intelligente e della conservazione del pianeta.

I temi della ricerca che interessano la Chimica in questo frangente sono certamente: la riduzione dei costi di produzione dei generatori fotovoltaici tramite la messa a punto di nuovi materiali e processi, la invenzione e il perfezionamento di metodi di accumulo energetico efficaci (nuovi vettori energetici, nuovi materiali, nuovi dispositivi), sviluppo di nuovi materiali per i generatori eolici (superfici antighiaccio, materiali ultra resistenti e ultra leggeri per nuovi tipi di superfici aeronautiche), riduzione dei consumi energetici nel condizionamento degli edifici e nel trasporto di merci e persone, riciclo dei materiali industriali sia inorganici che organici, incremento di efficienza dei concimi sintetici e riciclo di N, P e K di produzione animale e dai terreni; recupero dei terreni inquinati; riduzione dei consumi di acqua e suo riciclo; recupero delle dead-zone oceaniche inquinate da P e N. Sicuramente ce ne sono molte altre.

Dobbiamo costruire l’idea che la Chimica può lasciare alle sue spalle, se applicata in modo razionale ed umano, un mondo altrettanto pulito di come lo ha trovato. Chimico non è una parolaccia.

Voi che ne dite?

2 thoughts on “2014: più CO2, più caldo. Più chimica.

  1. comunque sia siamo in un periodo di deglaciazione; “solo” 12000 anni addietro al posto del lago di Como c’era un ghiacciaio
    ciò ovviamente non toglie che il problema esiste, ma non possiamo dare la colpa del riscaldamento “solo” all’uomo
    sandro

  2. la questione è che la possiamo dare in modo ampiamente prevalente; non solo per l’osservazione banale che in nessun periodo interglaciale precedente c’è stata una tale veloce ed intensa azione di riscaldamento, che ha superato come velocità e come valore della CO2 raggiunta ogni altra, ma soprattutto perchè la comunità climatologica mondiale applicando i metodi della climatologia ha concluso che al 95% ed oltre di probabilità (quindi siamo sopra 2-sigma di attendibilità) la causa è antropica prevalentemente; un tuo omonimo del CNR di Roma, Antonello Pasini climatologo ha recentemente pubblicato un lavoro che ha cercato di affrontare la questione da un punto di vista originale, la Granger causality, ossia testare cause alternative per il GW arrivando alla conclusione che i climatologi hanno ragione:

    A contribution to attribution of recent global warming by out-of-sample Granger causality analysis
    Alessandro Attanasio, Antonello Pasini, Umberto Triacca3
    DOI: 10.1002/asl.365
    Copyright © 2011 Royal Meteorological Society
    Atmospheric Science Letters
    Volume 13, Issue 1, pages 67–72, January/March 2012
    Abstract
    The topic of attribution of recent global warming is usually faced by studies performed through global climate models (GCMs). Even simpler econometric models have been applied to this problem, but they led to contrasting results. In this article, we show that a genuine predictive approach of Granger analysis leads to overcome problems shown by these models and to obtain a clear signal of linear Granger causality from greenhouse gases (GHGs) to the global temperature of the second half of the 20th century. In contrast, Granger causality is not evident using time series of natural forcing.

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