CAMBIAMENTI CLIMATICI E GAS SERRA


L’attuale e dibattuta questione sul rischio di un riscaldamento globale e dei conseguenti cambiamenti climatici, sotto particolare osservazione negli ultimi decenni, è principalmente attribuito all’aumento delle concentrazioni in atmosfera dei cosiddetti gas serra. Tali modifiche climatiche si stanno manifestando su tempi sostanzialmente brevi e con un aumento della frequenza ed intensità di eventi meteorologici estremi che risulta già evidente su base storica e che potrebbe, stando alle proiezioni climatiche ottenute dai modelli climatici, ulteriormente accrescersi nei prossimi decenni. Stiamo, pertanto, sperimentando variazioni climatiche che si manifestano con tempi molto rapidi se confrontati con quanto naturalmente accaduto sino a qualche secolo fa sul nostro pianeta. La crescita della temperatura, per esempio, in una fase di deglaciazione impiega decine di migliaia di anni per essere completata mentre il riscaldamento in atto (per l’emisfero nord) ha avuto inizio a partire dal periodo preindustriale (1750) con una maggiore evidenza dalla seconda metà del XX secolo. A tal riguardo si precisa che gli ultimi tre decenni sono stati i più caldi rispetto a qualsiasi precedente decennio a partire dal 1850 (Figura 1) e che nell’emisfero boreale gli anni dal 1983 al 2012 sono stati, probabilmente, il trentennio più caldo degli ultimi 1400 anni (IPCC SPM, 2013). È, infine, da ricordare che l’anno appena trascorso, il 2015, risulta essere stato, per il secondo anno di fila, quello più caldo dall’inizio delle misure e tale record non è da attribuire alla sola concomitanza di El Niño. L’attuale riscaldamento globale, pertanto, si sta manifestando in tempi molto rapidi rispetto a quanto accaduto in un passato anche remoto.

 

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Figura 1 – Andamento delle anomalie delle temperature medie globali per il periodo 1850-2012 (in alto sono riportate le medie annuali, in basso quelle decennali, IPCC SPM, 2013).

 

Come affrontare i cambiamenti climatici potrebbe rappresentare uno dei problemi più difficili che l’umanità dovrà affrontare nei prossimi decenni. Il gruppo di esperti del “Intergovernmental Panel on Climate Change” (IPCC) ha stabilito che l’aumento osservato della temperatura media globale dell’aria è molto probabilmente dovuto all’aumento dei gas serra in atmosfera. Secondo l’IPCC, le concentrazioni atmosferiche, desunte da misure sistematiche effettuate dalla rete di monitoraggio internazionale e indirette (mediante, ad esempio, l’analisi delle bolle d’aria intrappolate nei ghiacciai), di anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O) hanno raggiunto valori mai rilevati negli ultimi 800.000 anni. Il grafico in Figura 2 mostra l’andamento di questi tre gas serra a partire da 650.000 anni fa in cui, però, i valori attuali di concentrazione sono ulteriormente aumentati. Infatti, per il 2011 l’IPCC (2013) riporta i seguenti valori medi globali: CO2 391 ppm, CH4 1803 ppb e N2O 324 ppb (Figura 3).

 

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Figura 2 – Andamento di alcuni gas serra (CO2 in colore nero e valori recenti in rosso, CH4 in blu e N2O in verde) a partire da 650.000 anni (Solomon et al., 2007).

 

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Figura 3 – Andamento delle concentrazioni medie globali di alcuni gas serra (fonte dati: IPCC, 2013).

 

La continua crescita delle concentrazioni atmosferiche dei gas serra è sostanzialmente da attribuire alle crescenti emissioni causate dalle attività umane. Le emissioni dei gas serra sono infatti aumentate sin dall’epoca preindustriale (1750) e, ad oggi, nonostante i tentativi avviati a livello mondiale al fine del loro contenimento (si pensi, ad esempio, al protocollo di Kyoto), risultano comunque in aumento. La Figura 4 mostra, in colore nero, la continua crescita a livello mondiale delle sole emissioni dovute all’anidride carbonica espresse in Million Metric Tons of Carbon (dove 1000 Million Metric Tons of Carbon corrispondono a 1 Giga tonnellata di Carbonio, GtC).

 

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Figura 4 – Andamento delle emissioni globali di CO2 (Fonte: Carbon Dioxide Information Analysis Center).

 

Un aggiornamento dei valori globali di emissione antropica della CO2 relativo agli ultimi anni è mostrato, invece, in Figura 5. A tali valori, però, è necessario aggiungere un ulteriore contributo (IPCC SPM, 2013) dovuto alla riduzione dei processi di rimozione della CO2 dall’atmosfera causata dal cambio dell’uso del territorio che concorre, anch’esso, ad aumentare le concentrazioni in aria di questo importante gas serra. Le osservazioni a lungo termine delle concentrazioni atmosferiche e dell’emissioni di gas serra, le loro dinamiche a differenti scale spaziali permetteranno di valutare al meglio quale risultato hanno ottenuto e potranno in futuro conseguire le scelte attuate dai Paesi in merito alle politiche energetiche ed ambientali finalizzate alla mitigazione delle emissioni per combattere i cambiamenti climatici. Grazie ai dati prodotti dalla rete di monitoraggio internazionale, di cui il laboratorio del Plateau Rosa fa parte, è quindi possibile monitorare gli effetti delle azioni intraprese a livello globale in termini di riduzione delle emissioni di gas serra. Ciò, ovviamente, costituisce una naturale conseguenza della forte correlazione che esiste tra le emissioni della CO2 e le concentrazioni atmosferiche di fondo misurate dalla rete di monitoraggio mondiale (Figura 6, Figura 7, Figura 8 e Figura 9). E’ per questo motivo che le misurazioni effettuate nell’ambito della rete mondiale del Global Atmosphere Watch e gli inventari nazionali delle emissioni dei gas serra sono stati entrambi inseriti nella Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici (Ministry for the Environment, Land and Sea, 2013) e nel protocollo di Kyoto.

 

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Figura 5 – Emissioni globali di CO2.

 

La Figura 6 mostra l’andamento delle emissioni e delle concentrazioni medie globali di CO2 a partire dall’epoca preindustriale (1750) sino al 2011. La similitudine tra i due andamenti è evidente già ad occhio. Ciononostante, in Figura 7 è ripotato il grafico a dispersione tra le due grandezze, relativo al medesimo periodo (1750-2011), con il valore del coefficiente di determinazione R2 che misura l’ammontare di variabilità di una variabile, nel nostro caso la concentrazione media globale della CO2, spiegato dalla sua relazione con un’altra variabile, le emissioni globali di CO2. Il coefficiente R2, pari a 0,9576, indica quindi la percentuale di varianza che hanno in comune le due variabili (emissioni e concentrazione). Il valore elevato e altamente significativo del coefficiente R2 conferma che esiste tra le due grandezze (emissioni e concentrazione globali di CO2) un forte legame diretto che sancisce l’utilità del monitoraggio quale ulteriore strumento di valutazione e verifica dell’efficacia degli interventi di mitigazione delle emissioni dei gas serra. L’altro coefficiente R2, pari a 0,9924, indica invece la varianza spiegata dalla curva di interpolazione, un polinomio di sesto grado, rispetto alla distribuzione delle coppie dei punti (emissione, concentrazione) sul grafico a dispersione. A partire da questo approccio, in maniera analoga, in Figura 8 e Figura 9 si mostrano i grafici a dispersione relativi agli ultimi decenni (dal 1951 al 2011). Dalle rispettive curve di interpolazione, lineare e polinomio di sesto grado, è possibile stimare il valore al 2020 della concentrazione media globale di CO2 in funzione della tendenza dell’emissioni globali di CO2 e viceversa. A titolo di esempio, utilizzando la semplice interpolazione lineare di Figura 9 e considerando un trend di crescita medio annuale della concentrazione media globale di CO2 pari a 2 ppm, è possibile ottenere una stima delle future emissioni globali al 2020 equivalente a 10689 (Million Metric Tons) corrispondente ad un aumento percentuale delle emissioni globali, rispetto al 2011, pari a poco più del 13%. Nel grafico in Figura 10 è possibile visualizzare tale extrapolazione rispetto all’andamento degli ultimi decenni.

 

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Figura 6 – Andamento delle emissioni e delle concentrazioni medie globali di CO2 a partire dall’epoca preindustriale (1750) sino al 2011 (fonte dati: IPCC e CDIAC).

 

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Figura 7 – Grafico a dispersione tra le emissioni e le concentrazioni di CO2 relative al periodo 1751-2011 (fonte dati: IPCC e CDIAC).

 

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Figura 8 – Grafico a dispersione tra le emissioni e le concentrazioni di CO2 relative al periodo 1951-2011 (fonte dati: IPCC e CDIAC).

 

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Figura 9 – Grafico a dispersione tra le concentrazioni e le emissioni di CO2 relative al periodo 1951-2011 (fonte dati: IPCC e CDIAC).

 

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Figura 10 – Andamento delle emissioni e delle concentrazioni medie globali di CO2 a partire dal 1951 sino al 2011 (fonte dati: IPCC e CDIAC) e estrapolazione dei valori al 2020.