27/03/2017 Sta cambiando il clima?

Presentazione sul tema: "27/03/2017 Sta cambiando il clima?"— Transcript della presentazione:

1 27/03/2017 Sta cambiando il clima? Il pianeta e il cambiamento, Museo Civico di Reggio Emilia, 19 Luglio 2006

2 Schema della presentazione
27/03/2017 Schema della presentazione Che cosa determina la temperatura di un pianeta? Che cos’è l’effetto serra? E l’origine antropica? I cambiamenti osservati: CO2, temperatura, precipitazione, mare, ghiacci, eventi estremi: dalla scala globale alla scala locale Quale clima futuro? I modelli climatici I modelli sono attendibili? I problemi della modellistica Rimedi e adattamento. Stiamo facendo qualcosa?

3 Che cosa è il clima di un pianeta?
27/03/2017 Che cosa è il clima di un pianeta? L’insieme dei valori medi di tutte le variabili che, nella loro quotidiana variabilità, determinano il tempo atmosferico Non solo valori medi delle variabili ma anche comportamento medio della variabilità (che cos’è la media?) Che cosa lo determina? Distanza dal sole, struttura fisica e composizione chimica del pianeta e della sua atmosfera (e degli oceani, se ci sono) Quali di questi fattori sono influenzabili dall’uomo sulla terra?

4 27/03/2017 Notare la differenza!

5 27/03/2017 (corte) (un po’ più lunghe)

6 che cos’è l’effetto serra?
27/03/2017 E allora, che cos’è l’effetto serra?

7 27/03/2017 L’atmosfera si comporta diversamente a seconda del tipo di onde elettromagnetiche che la attraversano (lunghe o corte): è trasparente alla luce visibile del sole che la può attraversare facilmente ma non è completamente trasparente ai raggi infrarossi emessi dalla terra, come il vetro di una serra.

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9 Per poter emettere tutta l’energia che
27/03/2017 Per poter emettere tutta l’energia che riceve dal sole (poiché deve rimanere in equilibrio termico), la terra è quindi costretta a scaldarsi per poter emettere più energia (ricordiamo che un corpo più è caldo più energia emette), cosicché l’energia che riesce ad uscire sia uguale a quella che entra: questo è l’effetto serra “naturale”

10 27/03/2017 L’effetto serra “naturale” permette quindi alla terra di avere una temperatura alla superficie di circa 15°C, invece di quella che avrebbe senza l’atmosfera, cioè circa -20°C (per esempio come quella della luna).

11 Perché l’atmosfera non è trasparente
27/03/2017 Perché l’atmosfera non è trasparente alla radiazione infrarossa come lo è a quella visibile (cioè, perché si comporta come il vetro di una serra)? Perché contiene dei gas che assorbono e riemettono la radiazione infrarossa. Questi gas vengono chiamati gas “otticamente attivi” o gas “serra”

12 La composizione della nostra atmosfera
27/03/2017 La composizione della nostra atmosfera

13 27/03/2017 GWP (20Y) -- 1 56 280 (N2O) 0,00003 (N2O)

14 27/03/2017 Fin qui tutto normale e naturale, anzi molto utile! In effetti non ci sarebbe vita umana senza l’effetto serra naturale, dovuto soprattutto al vapor d’acqua. Allora dove sta il problema?? Il problema è che le attività dell’uomo (per esempio la produzione di energia ottenuta bruciando materiali fossili come carbone e petrolio) fanno aumentare i gas serra nell’atmosfera, e in particolare l’anidride carbonica (CO2), il che fa aumentare la temperatura della superficie della terra e dell’atmosfera vicina al suolo: ecco quindi l’effetto serra di origine antropica. Sarebbe più corretto parlare di “aumento antropico dell’effetto serra naturale”

15 L’aumento della CO2 (ma non solo)
27/03/2017 L’aumento della CO2 (ma non solo) Dal 1750 ad oggi la concentrazione di CO2 nell’atmosfera è cresciuta di un terzo. La concentrazione attuale è a un livello che non ha precedenti negli ultimi anni e forse negli ultimi 20 milioni di anni; I due terzi dell’incremento negli ultimi 20 anni è dovuto al consumo di combustibili fossili (perché non tutto? Da dove viene il resto della CO2?); Con la concentrazione in crescita e la diminuzione dell’assorbimento naturale di CO2, i modelli prevedono per il 2100 una concentrazione che va dalle 540 alle 970 parti per milione (ppm), da confrontare con le 280 ppm dell’era pre-industriale alle circa 367 ppm di oggi.

16 L’AUMENTO DELL’ANIDRIDE CARBONICA
27/03/2017 L’AUMENTO DELL’ANIDRIDE CARBONICA (Cortesia del SMAM, Sestola)

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18 CO2 CH4 N2O 27/03/2017

19 27/03/2017 Il clima del passato

20 27/03/2017 GLI ULTIMI 150 ANNI

21 27/03/2017 GLI ULTIMI 1000 ANNI

22 GLI ULTIMI 420.000 ANNI (ASSE X INVERTITO!)
27/03/2017 La CO2 OGGI GLI ULTIMI ANNI (ASSE X INVERTITO!)

23 I cambiamenti del clima si vedono già? La temperatura
27/03/2017 I cambiamenti del clima si vedono già? La temperatura Le precipitazioni Il livello del mare I ghiacci di calotte polari e ghiacciai Gli eventi estremi?

24 Climate Change 2001: The Scientific Basis
27/03/2017 IPCC Reports: FAR-1990, SAR-1996 e TAR-2001 In arrivo l’AR (bozza ancora riservatissima!!)  Climate Change 2001: The Scientific Basis           Climate Change 2001: Impacts, Adaptation    and Vulnerability           Climate Change 2001: Mitigation           Climate Change 2001: Synthesis Report       

25 27/03/2017 I dati globali

26 I DATI sino ad oggi (dal 3° Rapporto IPCC: TAR)
27/03/2017 I DATI sino ad oggi (dal 3° Rapporto IPCC: TAR) Temperatura La temperatura media dell’aria è cresciuta di circa 1 grado dal 1860 ad oggi, e il riscaldamento del 20° secolo è probabilmente il più alto degli ultimi 10 secoli. Gli anni 90’ e il 1998 sono stati rispettivamente il decennio e l’anno più caldi. L’incremento medio globale della temperatura dell’aria dal 1990 al 2100 è stimato da circa 1.5 a 6 gradi, questo sarebbe un evento che non ha precedenti negli ultimi diecimila anni. Livello del mare Il livello medio dei mari è cresciuto fra 10 e 20 centimetri nel corso del 20° secolo, probabilmente a causa dell’espansione termica delle acque dei mari e dello scioglimento dei ghiacci. Il livello di innalzamento dei mari durante il 20° secolo non ha precedenti negli ultimi tremila anni. (Il Mediterraneo è aumentato di livello molto meno, malgrado si sia riscaldato più della media: come mai?)

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28 27/03/2017 E i ghiacci delle calotte polari e quelli dei ghiacciai montani (per esempio alpini)?

29 27/03/2017 2003 1979

30 Ghiacciaio andino di Upsala, Argentina
27/03/2017 Ghiacciaio andino di Upsala, Argentina

31 27/03/2017 Sono molti più i ghiacciai che stanno scomparendo di quelli che aumentano: Stanno scomparendo quasi tutti i ghiacciai alpini Stanno scomparendo quasi tutti i ghiacciai andini Aumentano i ghiacciai dell’emisfero sud (Nuova Zelanda) Stazionarietà o variabilità in Asia Ghiacci artici? Diminuiscono enormemente. Tempi durissimi per gli Inuit e per gli orsi polari Ghiacci antartici? Pareri discordi, peccato per CryoSat…. Perché l’Antartide non perde volume di ghiaccio come l’Artide?

32 27/03/2017 Che legame c’è tra aumento di temperatura, fusione dei ghiacci e aumento del livello dei mari? L’aumento di temperatura fa fondere i ghiacci e quindi fa aumentare il livello dei mari: ma solo il ghiaccio che non galleggia fa aumentare il livello, controllare per credere con un cubetto di ghiaccio (la banchisa artica galleggia, ma i ghiacci antartici e groenlandesi no) L’aumento della temperatura dell’aria riscalda l’acqua dei mari che si espande, cioè aumenta di volume, come quasi tutti i corpi che si riscaldano, e quindi aumenta il livello L’effetto “espansione da riscaldamento” è ritenuto maggiore di quello da “fusione” (di quanto dipende dalla profondità raggiunta dal riscaldamento marino, questione di tempi di risposta)

33 27/03/2017 Il Nord Italia

34 27/03/2017 T Max T Min

35 27/03/2017 ANNO P I E A

36 Trend della precipitazione nel nord Italia: la tropicalizzazione?
27/03/2017 Trend della precipitazione nel nord Italia: la tropicalizzazione? Brunetti, Buffoni, Maugeri e Nanni, 2000, Int Jour of Clim

37 PRECIPITAZIONI 27/03/2017 TROPICALIZZAZIONE: significativo aumento degli eventi intensi ed estremi. Tale tendenza è stata spesso riscontrata non solo dove le pioggie aumentano ma anche dove le piogge mostrano un trend negativo o assente.

38 27/03/2017 Emilia-Romagna

39 TEMPERATURE ANNUE MONTE CIMONE
27/03/2017 TEMPERATURE ANNUE MONTE CIMONE

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41 Alcuni punti fermi sulle tendenze in atto per il Nord Italia
27/03/2017 Alcuni punti fermi sulle tendenze in atto per il Nord Italia Temperature medie, minime e massime tutte in deciso aumento, di più in primavera e estate ( ). Precipitazione totale in lieve diminuzione, ma “tropicalizzazione” dei regimi di pioggia Ghiacciai alpini in decisa diminuzione, sia per l’aumento della temperatura che per la diminuzione della precipitazione, ma più per la prima causa che per la seconda Qualche aumentato rischio di periodi siccitosi estivi, soprattutto se si tiene conto dei fabbisogni irrigui, sempre in aumento

42 27/03/2017 Quale potrebbe essere allora il clima che ci attende nel futuro prossimo? Lo si può prevedere e come? Ovvero, siamo in grado di fare una previsione quantitativa dei futuri cambiamenti climatici a scala globale, regionale e locale ? Gli strumenti: I modelli (numerici e statistici) del clima globali e regionali

43 27/03/2017 I modelli matematici numerici: si chiamano “modelli di circolazione generale dell’atmosfera e dell’oceano” o “modelli climatici regionali”: usano i grandi supercalcolatori Sono essenzialmente gli stessi modelli usati per le previsioni meteorologiche

44 I modelli Globali di Circolazione della Atmosfera e dell’Oceano
27/03/2017 I modelli Globali di Circolazione della Atmosfera e dell’Oceano (GCM/AGCM/OGCM)

45 La modellistica del clima:
Modelli Globali (GCM) e Modelli Regionali (RCM) 27/03/2017

46 27/03/2017 Ma i modelli hanno bisogno di scenari di sviluppo economico sui quali basarsi…

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48 27/03/2017 Dal 3o report IPCC del Gli scenari possibili

49 27/03/2017 Le conseguenze su temperatura e livello del mare (e le correnti oceaniche, p.es. quella del golfo? collasso?)

50 L’aumento previsto della temperatura (IPCC 2001)
27/03/2017 L’aumento previsto della temperatura (IPCC 2001)

51 L’aumento previsto del livello del mare (IPCC 2001)
27/03/2017 L’aumento previsto del livello del mare (IPCC 2001)

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53 LA CREDIBILITA’ DELLE PREVISIONI CLIMATICHE GLOBALI???
27/03/2017 LA CREDIBILITA’ DELLE PREVISIONI CLIMATICHE GLOBALI??? Fin qui niente di terribilmente nuovo e/o originale rispetto a ciò che ci avevano detto i rapporti IPCC del 1995 o del 1990 (o che ci dirà il rapporto del 2006). Perché dobbiamo essere più preoccupati oggi di allora? E’ forse migliorata la credibilità delle previsioni climatiche basate sui modelli globali?

54 27/03/2017 Quali sono le aree problematiche, o addirittura critiche, della modellistica climatica? I feed-back: Più gas serra fanno aumentare la temperatura della superficie terrestre e della bassa atmosfera e raffreddare quella della alta atmosfera (stratosfera) senza necessariamente cambiare la temperatura complessiva del sistema (ecco perché il sistema tropicalizza…>>più convezione umida) Se la temperatura della superficie terrestre si riscalda, si riscalda anche il mare e quindi a) evapora più acqua e b) si rilascia parte della CO2 disciolta nell’acqua marina (effetto acqua frizzante, feed-back positivo) Se evapora più acqua, si potrebbero formare più nubi Se si formano più nubi, si innesca un processo contrastante: le nubi sono riflettenti e quindi il sistema terra più atmosfera si raffredda: feed-back negativo

55 27/03/2017 Quali sono le aree problematiche, o addirittura critiche, della modellistica climatica? I feed-back: I modelli hanno difficoltà a rappresentare bene i processi fisici connessi alla convezione umida, alla formazione delle nubi e alla loro interazione con la radiazione, quindi anche i feed-back connessi E l’effetto degli aerosol? Gli aerosol agiscono come le nubi: sono riflettenti, mentre invece le polveri carboniose (black carbon) riscaldano. I primi modelli del clima non contenevano l’effetto degli aerosol, mentre oggi tutti i modelli climatici ne tengono conto (e infatti le stime del riscaldamento sono progressivamente calate) E il ciclo del carbonio (p.es. siamo in grado di modellare i flussi della CO2 disciolta nel mare)?

56 27/03/2017 quindi: Il riscaldamento globale finale si ottiene come il risultato finale (piccolo) che esce dalla somma di molti numeri grandi, incerti e di segno opposto: l’errore è sicuramente alto ma… La prova del pudding sta nel mangiarlo, dicono gli anglosassoni, e allora:

57 Cause delle variazioni del clima
27/03/2017 Cause delle variazioni del clima Naturali Antropiche Variabilità naturale Variazioni della radiazione solare Eruzioni vulcaniche Gas serra Aerosol Sfruttamento del terreno (albedo)

58 La modellazione degli ultimi 150 anni della nostra storia
27/03/2017 La modellazione degli ultimi 150 anni della nostra storia (sole + vulcani) (gas serra+ aerosol)

59 Gli ultimi 150 anni della nostra storia: i due effetti insieme
27/03/2017 Gli ultimi 150 anni della nostra storia: i due effetti insieme IPCC-TAR

60 Effetti del riscaldamento,
27/03/2017 Effetti del riscaldamento, modelli e decisioni… Gli effetti importanti sono troppi e troppo interagenti tra loro per essere modellati singolarmente. E’ ormai accettato che l’unico strumento adeguato per fare previsioni e/o dare stime quantitative sono i modelli matematici globali del clima. Non possiamo aspettare che i modelli siano perfetti (non lo saranno mai) per considerarne i risultati. Le decisioni vanno prese sulla base della miglior modellistica disponibile: la politica che non decide se non di fronte a dati assolutamente certi, non deciderà mai. Non decidere (attendere sempre il modello migliore, che verrà) equivale a decidere di non fare niente.

61 27/03/2017 Che cosa stiamo facendo per risolvere il problema, o almeno per limitare i danni (poco…)? Cambiare i metodi di produzione dell’energia? Cambiare i comportamenti? Adattarsi al cambiamento?

62 Gli impatti del Protocollo di KYOTO
27/03/2017 Gli impatti del Protocollo di KYOTO Proiezioni di impatto del Protocollo di Kyoto sulle emissioni di Gas Serra dei Paesi dell’Allegato I alla Convenzione. (gigaton. di carbone) Senza il Protocollo Con il Protocollo

63 La parola d’ordine sembra quindi essere: Adattarsi!
27/03/2017 La parola d’ordine sembra quindi essere: Adattarsi!

64 27/03/2017 Conclusioni Sicuramente ci sono evidenze che lo stato del clima stia cambiando sulla Terra, in Europa ma anche nella nostra regione, sia nelle temperature che nelle precipitazioni, valori medi ed estremi Nel futuro i trend osservati sembrano permanere, poiché le pressioni globali sul sistema clima aumentano incessantemente mentre le incertezze sulle previsioni stanno calando, anche per merito dei nuovi sistemi di monitoraggio e previsione Azioni (globali): Kyoto non è ancora morto del tutto, la sua anima si agita ancora da qualche parte…ma la parola d’ordine sembra essere: Adattamento (per chi se lo può permettere) Il problema appare complessivamente sottostimato dalla politica in generale, quindi ritengo ci sia in un certo modo da preoccuparsi, anche se le nazioni “non ricche” e più esposte dovrebbero preoccuparsi di più… (ma il collasso della Corrente del Golfo??)

65 Grazie per l’attenzione
27/03/2017 Grazie per l’attenzione

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67 27/03/2017 I contributi locali: l’inventario regionale delle emissioni di gas serra Realizzato un inventario regionale delle emissioni di CO2, CH4 ed N2O, quali principali sostanze responsabili dell’effetto serra (anno di riferimento 2000) Obbiettivi: Individuare, a livello di singola provincia, i settori di maggiore criticità, sia in termini di emissioni che di consumi di energia Disporre di uno strumento utile a valutare gli effetti delle politiche di riduzione Metodologia utilizzata: “Linee guida dell’ Intergovernamental Panel on Climate Change (IPCC)

68 Confronto emissioni regionali CO2 fonte dati Apat (1999)
27/03/2017 Confronto emissioni regionali CO2 fonte dati Apat (1999) Media nazionale I dati nazionali di emissione di CO2 elaborati da APAT , evidenziano come il contributo dell’Emilia-Romagna sia superiore alla media nazionale il dato deve essere accompagnato da altri indicatori economici quali il tasso di disoccupazione e altri quali il PIL che collocano la nostra regione nella classifica delle regioni più ricche e produttive Il contributo dell’Emilia-Romagna è superiore alla media nazionale: il dato deve essere accompagnato da altri indicatori economici quali il tasso di disoccupazione e altri quali il PIL che collocano la nostra regione nella classifica delle regioni più ricche e produttive

69 Mappa emissioni provinciali CO2eq (t/anno) - anno 2000
27/03/2017 Mappa emissioni provinciali CO2eq (t/anno) - anno 2000

70 Quali azioni (locali?, globali?)
27/03/2017 Quali azioni (locali?, globali?) per migliorare ?

71 27/03/2017 Il Piano Triennale RER di Azione Ambientale per uno sviluppo sostenibile La natura intersettoriale del problema richiede innanzitutto la ricerca di una risposta integrata a livello delle politiche messe in atto per la riduzione dei diversi fattori di pressione. Il Programma triennale regionale di tutela ambientale (PTRTA) "Piano di azione ambientale per un futuro sostenibile è stato impostato secondo questo approccio intersettoriale che è alla base della politica di sviluppo sostenibile indicata dall’Unione Europea. Il PTRTA disegna lo sviluppo sostenibile della nostra Regione e indica le politiche ambientali da attuare nei diversi ambiti di attività. assunzione degli obiettivi di sostenibilità in tutti i settori (trasporti, industria, agricoltura, ..); responsabilità estesa dei produttori e dei consumatori; co-decisione e co-partecipazione alle scelte e alle cose da fare;

72 Trasporti Energia Edilizia
27/03/2017 I principali settori d’intervento per la riduzione dei gas ad effetto serra Le strategie: - Contrastare il cambiamento climatico conseguendo, per quanto di competenza della Regione, gli obiettivi del Protocollo di Kyoto; - Sviluppare accordi volontari, settoriali e territoriali per assicurare la condivisione degli obiettivi strategici per contrastare il cambiamento climatico; - Integrare gli obiettivi relativi al cambiamento climatico nelle politiche settoriali della Regione e degli Enti pubblici . Trasporti Energia Edilizia i tre campi d’azione prioritari su cui sviluppare le proprie politiche: Trasporti, nel comparto di produzione delle energia nel settore edilizio Le strategie: - Contrastare il cambiamento climatico conseguendo, per quanto di competenza della Regione, gli obiettivi del Protocollo di Kyoto; - Sviluppare accordi volontari, settoriali e territoriali per assicurare la condivisione degli obiettivi strategici per contrastare il cambiamento climatico; - Integrare gli obiettivi relativi al cambiamento climatico nelle politiche settoriali della Regione e degli Enti pubblici .

73 27/03/2017 Cosa serve ancora ? Migliorare la conoscenza dei cambiamenti futuri a scala locale Valutare e quantificare a scala locale, con maggior dettaglio, gli “impatti” sui vari sistemi fisici, sociali ed economici del cambiamento climatico Continuare a progettare “politiche” per la mitigazione degli eventuali impatti negativi, nei vari sistemi fisici, sociali ed economici E Kyoto?

74 27/03/2017 INFO BY EU COMMISSION: Nella riunione del Consiglio dei Ministri europei per l'ambiente che si terrà a Bruxelles il 17 ottobre prossimo è all'ordine del giorno la discussione e la decisione su quale posizione la UE debba assumere e quale strategia la UE deve adottare per il seguito del Protocollo di Kyoto (post-Kyoto) ai fini dei negoziati ONU che si terranno a Montreal alla fine del mese di novembre (COP-11 della Convenzione quadro sui cambiamenti climatici). La Commisssione UE ha già preparato una bozza; alcuni dei punti essenziali: - obiettivo generale del post-Kyoto è quello di contenere il riscaldamento climatico gobale entro 2°C rispetto all'epoca preindustrriale: ciò implicherà una riduzione delle emissioni di almento il 50% rispetto al 1990 da attuarsi entro al massimo entro l'anno 2050; - il raggiungimento di questo obiettivo deve essere conseguito attraverso una azione multilaterale e con la partecipazione di tutti i Paesi (sviluppati ed in via di sviluppo) che si assumeranno i rispettivi impegni di riduzione, tenendo conto del principio della responsabilità comune ma differenziata; - negli impegni di riduzione devono essere inclusi altri settori delle attività umane che erano stati esclusi dal Protocollo di Kyoto, come il trasporto aereo e marittimo, e le atttività di deforestazione, ecc.;

75 Il principio di realtà suggerisce che l’ultimo punto sarà il favorito…
27/03/2017 - negli impegni di riduzione si dovrà dare un forte impulso all'innovazione tecnologica in Europa, affinchè tali impegni non abbiano ripercussioni negative sulla competitività delle imprese e sullo sviluppo socio economico europeo; - si dovrà altresì favorire la convenienza economica degli impegni di riduzione promuovendo il mercato dei meccanismi flessibili già previsto dall'attuale protocollo di Kyoto; si dovranno aumentare gli sforzi per l'adattamento ai cambiamenti del clima sia in ambito europeo che extra europeo, attraverso azioni che riducano la vulnerabilità ambientale e dei sistemi socio-economici e ne aumentino la resilienza. Il principio di realtà suggerisce che l’ultimo punto sarà il favorito… Maggiori informazioni su:

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77 Il sole, a circa 5700°C, emette circa 4x1026 Watt
27/03/2017 Il sole, a circa 5700°C, emette circa 4x1026 Watt La terra, a circa 15°C, emette circa 2x1017 Watt (questi sono flussi radianti, energia/tempo; per il sole, l’irradianza cioè il flusso radiante per unità di area alla sua superficie vale 6.3x107 W/m2, con r=7x108 m), che è esattamente l’energia che riceve dal sole: la terra è quindi in EQUILIBRIO TERMICO cioè emette tanta energia quanta ne riceve (altrimenti si scalderebbe disastrosamente) ma mentre la riceve come luce visibile dal sole, la riemette come raggi infrarossi (invisibili) in tutte le direzioni. Anche la luna fa lo stesso ma è molto diversa dalla terra: perché? Perché non ha un’atmosfera!!

78 (1) Flusso radiante dal sole: 3.9x1026W
27/03/2017 (1) Flusso radiante dal sole: 3.9x1026W Irradianza (o flusso incidente, cioè potenza per unità di area) del sole alla distanza dell’orbita terrestre (8 min-luce=1.5x1011m) è Fs=1370W/m2 Se la terra (di raggio a=6200km) fosse un corpo nero in equilibrio termico: Fsπa2=4πa2σT4 con σ=5.67x10-8Wm-2K-4 (costante di Stefan-Boltzmann) da cui T≈279K (Tvera≈288K). (2) Se (notevole miglioramento) consideriamo la terra un corpo nero soltanto per l’emissione infrarossa, mentre nel visibile ricordiamo che ha un’albedo A di circa 0.3, allora: (1-A)Fsπa2= 4πa2σT4 , da cui T≈255K molto peggio!

79 27/03/2017 (3) Terzo modello: W&H prob 6.8 pag 293 oppure Andrews1.3.2, pag 6-7: come nel modello (2), cioè suolo corpo nero nell’infrarosso, ma con un’atmosfera sottile con trasmittanza τs=0.9 nel visibile e τt=0.2 nell’infrarosso all’equilibrio radiativo: al top F0=Fa+τtFg con Fa=(1- τt)σTa4 al suolo Fg=Fa+ τsF0 e F0=1/4(1-A)Fs eliminando Fa, si ha Fg=σTg4=F0(1+ τs)/(1+ τt) (se τs= τt=1 caso precedente) con i valori giusti, Tg=286K (finalmente simile a 288K!) e Ta=245K

80 27/03/2017 L’aumento della CO2 fa aumentare la temperatura dell’aria, della superficie della terra e degli oceani. Ma se gli oceani si scaldano, rilasciano CO2 disciolta nell’acqua di mare, se si raffreddano ne “sequestrano” di più (effetto acqua minerale frizzante). Allora c’è da chiedersi: è la CO2 che fa aumentare la temperatura o è la temperatura (che aumenta per altre ragioni) che fa aumentare la CO2?

81 GLOBAL COOLING OVER THE PAST 60 MILLION YEARS.
The MILANKOVITCH CYCLES AMPLIFY ENORMOUSLY over the PAST 1 Ma NOTE: Time Scale changes at 3 Million Years Recurrent Ice Ages Evolution of African Hominids 27/03/2017

82 Stima delle emissioni Emilia-Romagna (t/anno. Anno 2000)
27/03/2017 Stima delle emissioni Emilia-Romagna (t/anno. Anno 2000) PESO % MACROSETTORI Emilia-Romagna GWP: coefficienti di trasformazione CO2 = 1; CH4 = 21; N2O = 310 PESO % MACROSETTORI Dati Nazionali (APAT)

83 CTRL SCENARIO C. Schar et. Al. Nature 2004 Temperature estive
27/03/2017 CTRL SCENARIO C. Schar et. Al. Nature 2004 Temperature estive

84 Impatti sull’area costiera
27/03/2017 Impatti sull’area costiera EC Environment Programme CENAS Project "Study on the Coastline Evolution of the eastern Po plain due to sea level change caused by climate variation and to Natural and Anthropic Subsidence"

85 27/03/2017 Progetto CENAS Aree che possono essere episodicamente inondate a causa di subsidenza ed intensi eventi meteomarini Scenario al 2100 con eventi meteomarini aventi 1 anno di periodo di ritorno

86 Trasporti Alcune iniziative messe in campo: Obiettivi:
27/03/2017 Trasporti Alcune iniziative messe in campo: Accordi di Programma per il miglioramento della QA tra Regione, Province, Comuni capoluogo e quelli con popolazione superiore a abitanti nel ; Nelle giornate di interdizione della circolazione veicolare nelle aree urbane, ARPA ha stimato una riduzione della CO2 pari a 3450 tonnellate/giorno. Obiettivi: Riduzione delle emissioni, Abbattimento dei consumi energetici nel settore dei trasporti (Sostituzione degli autobus a gasolio con autobus alimentati a metano o elettrici) Sviluppo di forme ambientalmente e socialmente sostenibili di mobilità (zone a traffico limitato, rotatorie ecc.) Il tema del rapporto ambiente - trasporti è estremamente importante in Emilia-Romagna perché alle emissioni di CO2 sono direttamente collegate anche quelle di altri importanti inquinanti che rientrano fra le priorità per una corretta gestione della qualità dell’aria. Ci troviamo in una realtà molto antropizzata ed inoltre, a causa della sua collocazione geografica, spesso persistono condizioni meteo climatiche sfavorevoli alla dispersione degli inquinanti . Di fronte a questa situazione di forte preoccupazione, la Regione e gli EE LL hanno ritenuto che fossero necessarie azioni più radicali per il raggiungimento degli obiettivi fissati in materia di riduzione dell’inquinamento atmosferico. La regione Emilia-Romagna ha promosso e sottoscritto nel 2002 e nel 2003 e con le 9 Province e i principali Comuni della Regione (tra cui le 10 città capoluogo ) l'Accordi di programma sulla qualità dell'aria Una sorta di patto che prevede azioni a breve , medio e lungo termine e che ha richiesto un piano straordinario di investimenti.orientato a creare sinergie per ottenere : Riduzione delle emissioni, Abbattimento dei consumi energetici nel settore dei trasporti (Sostituzione degli autobus a gasolio con autobus alimentati a metano o elettrici) Sviluppo di forme ambientalmente e socialmente sostenibili di mobilità ( zone a traffico limitato, rotatorie ecc.)

87 27/03/2017 Energia Tra le iniziative da segnalare: La legge regionale 23 dicembre 2004, n. 26 "Disciplina della programmazione energetica territoriale ed altre disposizioni in materia di energia" La conversione di tutte le centrali ad olio combustibile (altamente inquinanti e poco efficienti) in impianti a metano e a ciclo combinato, realizzate con le migliori tecnologie secondo quanto indicato dalle direttive europee L’Emilia-Romagna, per la sua industrializzazione e urbanizzazione, si caratterizza per consumi elettrici pro capite elevati (più alti della media nazionale: contro kWh/ab) ed in forte crescita (tasso medio di sviluppo dei consumi elettrici : più 38% contro più 27% circa della media italiana). da segnalare: A dicembre del 2004 ,la Regione si è dotata di un proprio essenziale strumento di programmazione energetica con la legge regionale "Disciplina della programmazione energetica territoriale ed altre disposizioni in materia di energia". Tra gli obiettivi prioritari: attuare il protocollo di Kyoto e raggiungere l´autosufficienza.  L’attuazione della conversione di tutte le centrali ad olio combustibile, presenti nel nostro territorio, (altamente inquinanti e poco efficienti) in impianti a metano e a ciclo combinato, realizzate con le migliori tecnologie secondo quanto indicato dalle direttive europee.

88 Edilizia/Energia Tra le iniziative da segnalare:
27/03/2017 Edilizia/Energia Tra le iniziative da segnalare: Il programma (gennaio 2004) per la produzione di energia fotovoltaica, orientato a raggiungere l'obiettivo fissato dal Piano Energetico Regionale che delinea uno sviluppo del fotovoltaico nell'arco di dieci anni pari a chilowatt di potenza installata. Negli ultimi 10 anni sono stati emanati diversi provvedimenti che hanno consentito, di migliorare le prestazioni energetiche delle abitazioni, a partire dalla normativa tecnica per l'edilizia residenziale pubblica, ai contributi concessi per interventi di risparmio energetico negli edifici. Nel gennaio 2004 è stato avviato il terzo programma per la produzione di energia fotovoltaica. I risultati che si prevede di raggiungere con tale programma insieme a quelli garantiti dai due programmi precedenti (2002 e 2003), è di oltre il 23% dell'obiettivo fissato dal Piano Energetico Regionale che delinea uno sviluppo del fotovoltaico nell'arco di dieci anni pari a chilowatt di potenza installata.

89 Dato nazionale per il 1990: 431000 ktCO2
27/03/2017 Fonte: elaborazioni Arpa Emilia-Romagna su dati Enea S.I.E.R. - Sistema Informativo Energetico Regionale Dato nazionale per il 1990: ktCO2

90 Temperature Change Precipitation Change HOT WET Winter Winter DRY HOT
27/03/2017 Cambiamenti di Temperatura e Precipitazione, Scenario A2 (10 anni) Temperature Change Precipitation Change HOT WET Winter Winter DRY HOT Summer Summer Cortesia di Filippo Giorgi: ICTP - Progetto EU PRUDENCE ris. 50Km

91 27/03/2017

92 IL SISTEMA CLIMA 27/03/2017 Dal punto di vista climatico la Terra può essere suddivisa in 5 componenti ATMOSFERA (componente gassosa del sistema climatico, è quella più rapidamente variabile nel tempo) LITOSFERA (struttura orografica della Terra, ha una variazione nel tempo estremamente lenta) CRIOSFERA (comprende ghiacciai, nevai e ghiacci oceanici) IDROSFERA (oceani, mari, fiumi e laghi) BIOSFERA (flora, fauna, attività umane) Bisogna poi considerare la sorgente esterna di energia costituita dal Sole

93 Filmato NASA sull’Artico
27/03/2017 Filmato NASA sull’Artico I ghiacci artici dal 1979 al 2003

94 INFO: Bollettino NOAA del 13-10-2005:
27/03/2017 INFO: Bollettino NOAA del : Il settembre 2005 il più caldo dal 1880 (cioè da quando abbiamo misure dirette). Riduzione record dei ghiacci artici. L'anno 2005 è finora il secondo anno più caldo dal 1880. Continua ad essere elevata la temperatura dei mari artici. Per la serie: un altro record battuto!

95 4.5 MILIARDI (L’INTERA STORIA DEL PIANETA)
27/03/2017

96 L’ATMOSFERA TERRESTRE
27/03/2017

97 27/03/2017

98 27/03/2017 VARIAZIONI DEL TREND

99 Indeed, we know that doubling carbon
27/03/2017 Indeed, we know that doubling carbon dioxide should lead to a heating of about 3.7 watts per square meter, and that man made greenhouse heating is already about 2.7 watts per square meter. Thus, we have seen less warming than would be predicted by any model showing more than about 0.8 degrees C warming for a doubling of carbon dioxide. This is consistent with independent identifications of negative feedbacks. RICHARD S. LINDZEN Alfred P. Sloan Professor of Atmospheric Sciences Massachusetts Institute of Technology

100 27/03/2017 LA CONVENZIONE Dicembre 1990 L’assemblea generale dell’ONU passa una risoluzione per iniziare le negoziazioni su una Convenzione sui cambiamenti climatici 9 Maggio 1992 La Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici (UNFCCC) viene adottata 20 Giugno 1992 La UNFCCC viene aperta per la firma alla Conferenza delle Nazioni Unite su ambiente e sviluppo (UNCED), a Rio de Janeiro 21 Marzo 1994 La UNFCCC entra in vigore. L’Italia ratifica la UNFCCC 185 Paesi l’hanno ad oggi ratificata

101 La nascita del Protocollo di Kyoto
27/03/2017 La nascita del Protocollo di Kyoto Aprile 95 Prima Conferenza delle Parti (COP 1) della UNFCCC si tiene a Berlino Vengono lanciate le negoziazioni per un protocollo legale per la UNFCCC Luglio 1996 COP 2 si tiene a Ginevra Dicembre 1997 COP 3 si tiene a Kyoto Viene adottato il Protocollo di Kyoto per la UNFCCC, strumento legalmente vincolante e che prevede una riduzione globale di gas serra del 5,2% sotto i livelli del ,nel periodo , per i Paesi industrializzati. Per avere la piena validità del protocollo, esso deve essere ratificato da almeno 55 Paesi che rappresentino il 55% delle emissioni globali di CO2 nel 1990.

102 RICOSTRUZIONE DEL CLIMA DEL PASSATO
27/03/2017 PROXY DATA DATI STRUMENTALI Ricostruzione più precisa delle variazioni a breve termine (dopo omogeneizzazione!) Limitati nel tempo (le serie sono disponibili da quando esistono gli strumenti) Permettono di ricostruire il clima per epoche molto remote Hanno un’incertezza maggiore dei dati strumentali Adatti per studiare le variazioni climatiche a breve e medio termine Adatti per studiare le variazioni climatiche a lungo periodo (fino a scale geologiche)

103 6-8°C costantemente al di sopra della media
27/03/2017 6-8°C costantemente al di sopra della media

104 27/03/2017

105 27/03/2017

106 LE PREVISIONI: (dal 3° Rapporto IPCC)
27/03/2017 LE PREVISIONI: (dal 3° Rapporto IPCC) Temperatura L’incremento medio globale della temperatura dell’aria dal 2000 al 2100 è stimato da circa 1.5 a 6 gradi; questo sarebbe un evento che non ha precedenti negli ultimi diecimila anni. Non è ancora possibile fare una stima accurata dei cambiamenti climatici a scala regionale, però sulla base dei più recenti modelli di simulazione si può ipotizzare che tutte le regioni della Terra si riscalderanno, in particolare quelle alle alte latitudini nelle stagioni fredde. Livello del mare Gli scenari futuri prevedono un ulteriore innalzamento del livello del mare da 15 a 80 centimetri per il periodo , con un valore ‘centrale’ più probabile di circa 50 centimetri, che è circa da 2 a 4 volte quanto verificatosi nel corso del 20° secolo.

107 1.000 ANNI 27/03/2017 oggi

108 27/03/2017

109 27/03/2017

110 27/03/2017 GLI ULTIMI ANNI

111 Temperature Change Precipitation Change Winter Winter Summer Summer
27/03/2017 Cambiamenti di Temperature e Precipitazioni, A2 (10 anni) Temperature Change Precipitation Change Winter Winter Summer Summer Cortesia di Filippo Giorgi: ICTP - Progetto MIUR Italia-USA ris. 20Km

112 Eventi estremi: es: L’estate del 2003 Katrina et al. 2005
27/03/2017 Eventi estremi: es: L’estate del Katrina et al. 2005

113 27/03/2017 Anomalia climatica stagionale delle medie mensili delle temperature massime giornaliere (°C) Stazione di Bologna - Borgo Panigale. Dalla primavera 1991 all'estate 2005

114 27/03/2017

115 I GHIACCIAI ALPINI 27/03/2017 Ghiacciai delle Alpi italiane in avanzata e in ritiro dal 1925 al Valori espressi come percentuale dei ghiacciai con variazioni misurate.

116 27/03/2017 Emilia-Romagna

117 27/03/2017 Ha senso chiedersi se un evento estremo (un’onda di calore, un uragano, una inondazione) è “colpa dell’effetto serra”? Se l’evento è un evento singolo, la domanda in questi termini è malposta. All’aumentato effetto serra possono essere attribuite soltanto “colpe” esprimibili in senso statistico. Bisogna quindi più correttamente chiedersi se la probabilità di accadimento di una data tipologia di eventi estremi è aumentata o diminuita da un aumentato effetto serra o se ne è indifferente.

118 1958-2000 trend in hot summer (JJA) 90p
27/03/2017 trend in hot summer (JJA) 90p

119 Aumentano in numero e/o potenza? La modellistica “propone”
27/03/2017 E i cicloni tropicali, (o uragani o tifoni)? Aumentano in numero e/o potenza? La modellistica “propone” un no alla prima e un sì alla seconda…

120 IPCC: International Panel on Climate Change
27/03/2017 Torniamo ai dati globali a lungo termine: Fonte: IPCC: International Panel on Climate Change (più alcuni dati più locali Arpa e Cnr-Isac)

121 Portate medie mensili del Po a Pontelagoscuro
27/03/2017 Portate medie mensili del Po a Pontelagoscuro 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Portata [m³/s] 2003

122 Un esempio di Co2>>T o T>>CO2?
27/03/2017 Un esempio di Co2>>T o T>>CO2? Sui tempi brevi i feed back atmosfera oceano non hanno modo di svilupparsi aol completo (turnover time dell’oceano globale alcune migliaian di anni): iol<modelo a risposta lineare tend e a dominare

123 27/03/2017

124 Siamo in grado di fare previsioni a scala regionale, oltre che
27/03/2017 Siamo in grado di fare previsioni a scala regionale, oltre che previsioni globali? Sono attendibili? Anticipo la risposta: meno, ma migliorano rapidamente.

125 Indice di disponibilità di precipitazione in E-R
27/03/2017 Indice di disponibilità di precipitazione in E-R

126 VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE
27/03/2017 VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE CAUSE PROCESSI ASTRONOMICI ATTIVITA’ SOLARE PROCESSI ASTROFISICI MACCHIE SOLARI VENTO SOLARE GETTI DI MASSA CORONALE FLARES TEORIA DI MILANKOVITCH VARIAZIONE DELL’ASSE TERRESTRE VARIAZIONI DELL’ORBITA TERRESTRE

127 COPERTURA NEVOSA ED ESTENSIONE DEI GHIACCI PERENNI
27/03/2017 La diminuzione della copertura nevosa e dell’estensione dei ghiacci perenni è positivamente correlata alla crescita della temperatura media della superficie terrestre. Dalle osservazioni satellitari si è stimata una diminuzione della copertura nevosa del 10% a partire dagli anni ’60. I ghiacci marini dell’emisfero nord sono diminuiti: l’estensione dei ghiacci Artici in primavera ed estate è diminuita del 10-15% a partire dagli anni ’50. Ghiacciaio Dana, Sierra Nevada, California (3660 m, 37º 54' N, 119º 13' W) nel 1883 (sinistra) e 1985 (destra).

128 Il ciclo del Carbonio - I pozzi e le sorgenti
27/03/2017 Il ciclo del Carbonio - I pozzi e le sorgenti

129 27/03/2017 Ulteriore obiezione (più sciocca) sollevata da Michael Crichton in “Stato di paura”: Gli scienziati/modellisti del clima del mondo intero hanno ordito un complotto, insieme all’ambientalismo fondamentalista, per ricavarne notorietà e fondi di ricerca (e per soddisfare una oscura pulsione pseudo-religiosa…?). Possibile risposta: Si possono ricavare molti fondi di ricerca anche dall’industria della produzione dell’energia (petrolio e carbone) e, se riaggiustare modelli e risultati fosse così semplice, almeno un modellista che (alla stregua di Lomborg) persegue la ricerca della notorietà a tutti i costi si sarebbe già dovuto trovare.

130 L’ULTIMO MILIONE DI ANNI
27/03/2017 L’ULTIMO MILIONE DI ANNI

131 VARIAZIONI CLIMATICHE
27/03/2017 NATURALI ANTROPICHE VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE ERUZIONI VULCANICHE INTERAZIONI TRA LE DIVERSE COMPONENTI DEL SISTEMA CLIMA El Niño Diretta Indiretta Interazione atmosfera-oceano Param. Orb. (Milankovitch) Attività Solare IMMISSIONE DI GAS SERRA IN ATMOSFERA SO2 CO2 O3 Incendi Combustibili fossili DERIVA DEI CONTINENTI CO2 CH4 Allevamenti CH4 SO2 CO2 Immissione di aerosols in atmosfera IMMISSIONE DI AEROSOLS IN ATMOSFERA Black Carbon, Organic Carbon Black Carbon SFRUTTAMENTO DEL TERRENO Variazioni di albedo Riduzione delle foreste CAUSE

132 27/03/2017 Che cosa determina la temperatura media di un pianeta (o delle sue parti)? Che cosa intendiamo per temperatura di un pianeta? In genere quella complessiva del sistema terra solida/liquida/ghiaccio più atmosfera (se c’è). Rispondendo alla domanda, per prima cosa la sua distanza dal sole (forse, prima ancora, la potenza della stella stessa, escludendo la presenza di sorgenti interne di calore). Poi la sua composizione: come e di che cosa è fatto il pianeta, se ha una atmosfera o no, da che cosa è composta la sua atmosfera (c’è, è trasparente?). Quali di questi fattori sono influenzabili dall’uomo sulla terra?

133 I corpi emettono più radiazione se la loro temperatura è maggiore:
27/03/2017 Perché la terra emette energia radiante, cioè radiazione (infrarossa) in tutte le direzioni? Perché TUTTI i corpi lo fanno. I corpi emettono più radiazione se la loro temperatura è maggiore: E=kT? No! Invece: E=T4 Esempi? Caminetto, ferro da stiro, sole, terra, lampadine, noi, …

134 27/03/2017 McIntyre & McKytrick, oggi

135 Le (vecchie) obiezioni di uno scettico famoso
27/03/2017 Le (vecchie) obiezioni di uno scettico famoso (Prof. Lindzen, MIT): Sappiamo che un raddoppio della CO2 porta ad un aumento del forcing radiativo di circa 3.7 W/m2. L’aumento della CO2 dall’inizio dell’era industriale è di circa il 30%, il che porta ad un aumento del forcing di circa 2 W/m2 il che, in assenza di feed-back, dovrebbe produrre un riscaldamento globale di circa 4 °C. Il riscaldamento osservato dal 1700 a oggi è di circa 1,2 °C quindi: o ci devono essere degli importanti feed-back negativi (ma magari anche dei positivi) o ci sono altre cause naturali (sole, vulcani) o i dati sono sbagliati o i modelli sono sbagliati

136 Principali obiezioni, e risposte, agli (apparentemente ottimi) risultati della modellistica globale del clima recente (di nuovo da Lindzen, Erice, 2005) 27/03/2017 Quando si conoscono i risultati in anticipo, si riesce sempre a farli tornare (R: come mai nessuno riesce a far tornare risultati opposti, e molti ci hanno provato?). Nel caso dei GCM, l’esistenza di molti fattori incogniti lascia molto spazio a operazioni di “aggiustamento”, anche e soprattutto attraverso i feed-back e la relativa sensitività dei modelli globali (R: nei modelli globali le operazioni di aggiustamento sono difficilissime e non riescono quasi mai, altrimenti se riuscissero la modellistica sarebbe quasi perfetta). Il fatto che i fattori incogniti siano veramente incogniti rende difficile falsificare i risultati della modellistica (R: l’obiezione non si applica al risultato finale, ma solo, parzialmente, ad alcuni processi intermedi; il risultato finale è il clima attuale, noto e quindi falsificabile).