Riscaldamento globale e cambiamenti climatici

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Perché siamo arrivati a questo punto. Come «leggere» le cause e i parametri che le hanno determinate. I fattori naturali e artificiali

Come è ormai noto a molti, il concetto di «Riscaldamento Globale» è sostituito e allargato da quello del «Cambiamento Climatico». In termini espliciti il Riscaldamento Globale si riferisce solo e soltanto all’aumento di temperatura della superficie terrestre nel tempo a partire da 4200 secoli (o 420.000 anni fa). Nella Fig. 1 si riporta invece solo l’aumento di temperatura superficiale dal 1880 alle prime due decadi di questo secolo.

Fig. 1 – Incremento della temperatura superficiale terrestre

Per comprendere la natura dell’aumento di temperatura globale è necessario distinguere chiaramente fra «tempo locale» ossia della sensazione di caldo e di freddo locale in una certa zona. In altre parole, quando si parla di questo tipo di «tempo» si intende includere nelle proprie sensazioni solo alcuni parametri ambientali quali la temperatura T, l’umidità H e la pressione P. Alcune volte si aggiungono a queste sensazioni la pioggia, o la neve. In questo ambito le misure di temperature nei decenni hanno dimostrato la verità del riscaldamento globale.

Invece, il concetto di «clima» si riferisce a un insieme di parametri o fattori ambientali molto più estesi ed essenziali. L’ambiente è l’insieme dei parametri ambientali completi e direttamente correlati al clima.

Per «ambiente» s’intende «la totalità delle condizioni ambientali naturali e indotte (artificiali) che si verificano o si possono incontrare in qualsiasi momento in un ben definito luogo (posto, area, spazio)». In altri termini l’ambiente è il complesso di fattori climatici, biotici e topografici che descrivono un dato posto. Si potrebbe studiare e analizzare il complesso dei fattori ambientali definito da un numero n+4 di parametri, laddove 4 è il numero delle dimensioni del continuo spazio-temporale (3 coordinate spaziali e 1 temporale).

Per l’analisi climatica di sistema Σ bisognerebbe includere tutti i fattori ambientali della tabella N° 1 seguente. Ovviamente bisogna aggiungere i fattori ambientali di natura artificiali anche detti fattori inquinanti (pollutant factors).

Si limita, per ora, l’analisi ai fattori naturali. Si può asserire con Juran che per essi è valida la legge «vital few and trivial many», ossia pochi fattori producono effetti vitali mentre molti inducono solo effetti insignificanti o del tutto trascurabili.

In Natura si osservano almeno 30 fattori ambientali (F_a) includendo i fatto fisici, chimici e biologici.

La Tab. N°1 rappresenta, in sintesi, i fattori ambientali naturali:

I fattori ambientali si ripercuotono gerarchicamente sui vari sottosistemi del sistema Terra/ Biosfera Σ_TB. La classificazione razionale degli effetti che i fattori ambientali Fa possono produrre è la seguente:

1 – Deterioramento delle prestazioni e qualità della vita.

2 – Riduzione della vita utile del sistema.

3 – Imposizione di determinati requisiti tecnologici su sistemi artefatti e naturali per la loro protezione.

4 – Riduzione delle prestazioni tecniche dei sistemi Σ.

5 – Produzione di situazioni catastrofiche che possono inficiare il successo del sistema Σ_TB.

Come accennato, i fattori ambientali si possono suddividere in naturali e artificiali (artefatti o antropologici). In Natura, lo standard ambientale prevede che i fattori naturali, quantunque compositi in maniera molto complessa, non producano inquinamento della Terra e, in particolare, dell’atmosfera terrestre. Infatti, i processi complessi di degradazione dei prodotti naturali avvengono con elaborazioni in grado di ridurre il prodotto iniziale in sottoprodotti e parti-componenti finali essi stessi naturali. Di conseguenza, i fattori naturali non inquinano l’uomo e i suoi sistemi, pur potendo degradare entro certi limiti i sistemi artefatti stessi.

Fattori ambientali artificiali

Invece, i fattori ambientali artificiali e/o antropologici producono inquinamento dei vari sottosistemi (aria, mare, terra ecc.). Ad esempio, l’inquinamento ambientale cittadino è prodotto da sistemi artefatti statici (impianti di riscaldamento, case, ecc.) che emettono inquinamento statico e da sistemi dinamici che emettono inquinamento dinamico (ad es. automobili). Più in generale, l’inquinamento statico è prodotto da sistemi artefatti fissi sulla navicella spaziale Terra, come industrie (ad es. siderurgiche, chimiche, farmaceutiche, automobilistiche, ferroviarie, tessili, aerospaziali ecc.), impianti di produzione di energia (centrali a carbone, centrali a petrolio, a gas, centrali nucleari, ecc.), ospedali, concerie, cartiere, porcilaie, tipografie, lavanderie ecc.

In ogni caso, esiste una vera e propria complessa relazione fra inquinamento e severità dei fattori ambientali naturali. Tuttavia, le unità dinamiche assommano, nell’emissione di inquinamento, gli effetti negativi dei fattori inquinanti artificiali alla severità dei fattori ambientali naturali.

Gli inquinanti e i relativi materiali sono normalmente prodotti in modo artificiale. Sono quindi diversi dagli inquinanti naturali. Eppure, in caso d’inquinanti chimici, alcuni di questi possono essere creati artificialmente partendo da materiali iniziali non inquinanti. L’inquinante ambientale è stato definito fattore antropogenico, cioè prodotto dall’uomo da Eugene Stoermer e reso popolare dal Premio Nobel Paul Crutzen. In effetti, per la prima volta nella storia dell’umanità e del clima terrestre, il futuro è fortemente influenzato dalle attività umane a causa dei risultati della rivoluzione industriale ed ambientale.

Secondo i dati riportati dall’Ipcc nel rapporto AR5, si osserva che, dal 1750 in poi, circa un mille milioni di tonnellate (ossia 1000 tons) di anidride carbonica CO₂ sono state immesse in aria. A questa enorme quantità d’inquinante vanno aggiunti molto altri tipi di inquinanti (PM₁₀, PM_2,5, PM₁, NO_x, benzene, ecc.). L’effetto primario degli inquinanti è l’effetto serra che provoca il riscaldamento globale. L’effetto di tutti questi inquinanti è stato di lasciare i primi segni inequivocabili dell’era antropogenica, definiti da qualcuno impronte ecologiche. I gas serra più inquinanti e frequenti nell’aria sono i seguenti composti:

• CO₂: Biossido di Carbonio (Anidride carbonica);
• CH₄: Metano;
• N₂O: Ossido di Azoto (Nitrous oxide);
• SO₂: Biossido di zolfo (Sulfur dioxide);
• NO_x: Somma di biossido di azoto con ossidi di azoto;
• CO: Monossido di Carbonio;
• NH₃: Ammoniaca;
• NMVOC: Composto organico non volatile non-metano;
• C₆H₆ Benzene.

Nella seguente Tab. n°2 è riportata la rappresentazione dell’effetto serra e degli inquinanti chimici classici.

Riscaldamento Globale della Terra

L’atmosfera della Terra si sta riscaldando. I dati registrati mostrano che le temperature superficiali sono aumentate di circa 0,7°C (1,4°F) dall’inizio del XX secolo e di circa 0,5°C (0,9°F) dal 1978 all’attuale condizione. I cambiamenti osservati negli oceani, negli ecosistemi e nella copertura del ghiaccio sono coerenti con questa tendenza al riscaldamento.

Il fatto è che il clima della Terra sta cambiando continuamente. La domanda chiave e prioritaria riguarda la suddivisione di riscaldamento osservato dovuto alle attività umane rispetto a quanto dovuto alla variabilità naturale del clima.

A giudizio della maggior parte dei climatologi, il riscaldamento della Terra negli ultimi decenni è stato causato principalmente da attività umane che hanno aumentato la quantità di gas serra nell’atmosfera (vedi Fig. 1). Così il dibattito fra climatologi, fisici ambientali, ecologi e ingegneri ambientali continua. Tutti accettano che i gas serra sono aumentati significativamente dalla rivoluzione industriale, principalmente dalla combustione di combustibili fossili per la creazione di energia, dare energia ai processi industriali e i trasporti.

I gas serra sono ai massimi livelli in almeno 400.000 anni e continuano a salire. Tuttavia rimane sempre attuale la necessità dell’accordo sulla percentuale di gas serra di natura antropica rispetto alla parte naturale. Un accordo di valori medi sembra essere stato raggiunto. Si considera la percentuale media della componente antropica dell’ordine del 30% rispetto al valore totale.

Ovviamente, questa percentuale media varia da luogo a luogo, da Paese a Paese nel Mondo.

Di conseguenza in alcuni posti del Mondo, il riscaldamento globale potrebbe essere molto ridotto rispetto ai valori medi. Ciò comporta buone notizie per alcune parti del mondo, poiché implica la crescita di più lunghe stagioni buone e inverni più miti. Sfortunatamente, il riscaldamento globale può portare cattive notizie per una percentuale molto più alta di gente del mondo. In molte Nazioni del mondo e, in particolare, nei Paesi in via di sviluppo il riscaldamento globale può indurre inondazioni a causa dell’innalzamento del livello del mare. Le comunità costiere sono assoggettate a gravi sacrifici e possibili catastrofi ecologiche. Si possono verificare molte tempeste e picchi di burrasche più violenti dell’usuale. Nelle regioni artiche, laddove le temperature sono aumentate quasi il doppio rispetto alla media globale, il paesaggio e gli ecosistemi stanno cambiando rapidamente.

Sebbene i potenziali effetti dei cambiamenti climatici siano ampiamente riconosciuti, c’è ancora dibattito legittimo su quanto velocemente e dove questi effetti avranno luogo. La scienza del clima sta appena iniziando a progettare come i cambiamenti climatici potrebbero influenzare il clima regionale. Le previsioni del clima e degli impatti del cambiamento ambientale richiedono anche la previsione delle azioni future della società, in particolare nelle aree della crescita della popolazione, della crescita economica e del consumo di energia.

Conclusioni

Quest’articolo d’iniziazione ai Cambiamenti Cimatici definisce le basi fondamentali dei nuovi fenomeni fisico-chimici e biologici riguardanti il Riscaldamento Globale e quindi i Cambiamenti Climatici. Nel prossimo articolo si parlerà del Global Dimming ed altri aspetti essenziali quali ad es. fenomeni extraterrestri, eventi cosmici e astronomici, perturbazioni dell’orbita terrestre e variazione della composizione dell’atmosfera terrestre.

Quindi si passerà ai nuovi approcci alle energie alternative o meglio rinnovabili mettendo in evidenza il grande sforzo che il sottosistema di produzione di energia da nucleare avanzato e con piccoli e medi reattori, intrinsecamente sicuri, ad alta efficienza sta facendo per unirsi alla soluzione delle energie rinnovabili e pulite.

Infatti, il nucleare PMR e MSR ossia di piccoli e medi reattori oltre ad essere efficiente, produce energia pulita e in modo rinnovabile. I piccoli reattori nucleari moderni funzioneranno come una rete distribuita di piccoli elementi di produzione di energia elettrica.

Riferimenti

1. Giuseppe Quartieri, Pasquale Avino, Piero Quercia e Eric Chavz Betancuort: «Inganno dei Fossili» Ed. Aracne, 2017; ISBN 978-88-548-9946-9.

2. Giuseppe Quartieri, Giancarlo Quartieri: «Sicurezza del Volo: l’approccio per sistemi» Ed. IBN 2001, ISBN 88-86815-66-2.

3. Si cita anche il recente Convegno di Enea sui Piccoli e Medi Reattori Nucleari con costruzione modulare.

 

Giuseppe Quartieri, Cacr, Amis