IL MUTAMENTO CLIMATICO Un problema globale, interdisciplinare, complesso Franco Maurizi – itis A.Einstein Roma – Aprile 2005

il sole e la terra La terra riceve dal sole circa 342 W/m 2 Il 30% viene riflesso Il 70% arriva al pianeta e alla sua atmosfera Visto che il pianeta si trova allincirca in equilibrio termico a questi 235 W/m 2 in arrivo, ne corrispondono altrettanti in uscita In base a questo bilancio energetico la temperatura media della terra dovrebbe corrispondere a circa -18°C

il sole e la terra La temperatura media della terra è intorno ai 15°C perché alcuni gas della sua atmosfera trattengono il calore. In particolare lanidride carbonica, CO 2 e il metano, CH 4

Fenomeni fisici nellatmosfera Il diverso assorbimento del calore da parte dellacqua, delle rocce, delle nevi, provoca differenze di temperature tra una zona e laltra del pianeta, che generano movimenti ascensionali delle masse di aria più calde. In più la rotazione del pianeta provoca il cosiddetto effetto Coriolis per cui le masse di aria si muovono a diverse velocità a secondo della distanza dalla superficie terrestre. Landamento generale di questi movimenti è abbastanza caratteristico e prevedibile in linee generali

Fenomeni fisici nellatmosfera

Composizione dellatmosfera Azoto 78% Ossigeno 20% Argon 1% Tutto il resto 1% o poco più tutto il resto: vapore acqueo, anidride carbonica, idrogeno,elio, anidride solforosa, metano, etc

Composizione dellatmosfera

Mutamenti dellatmosfera Fino alla rivoluzione industriale la composizione dellatmosfera è rimasta relativamente stabile. Oggi si nota la presenza di minuscole quantità di nuovi gas e, soprattutto una sensibile variazione della concentrazione di altri già presenti Gas con effetto serra rilevante CO 2 ppmv CH 4 ppmv N 2 O ppmv CFC-12 ppbv CF4 ppbv HCFC-22 ppbv Pre rivoluzione industriale 2800,70, % 1,7 +143% 0,31 +15% 0,500,070,11 Anni di persistenza (ppmv=parti per milione in volume; ppbv =parti per miliardo in volume)

Il ciclo della CO 2 Il gas serra più importante per quantità è la CO 2 che, come si sa, viene prodotto durante le combustioni o i cicli biologici le fonti di emissione naturali e i serbatoi di CO2 (foreste, acque, sedimenti fossili) sono in equilibrio tra di loro per cui la concentrazio ne in atmosfera è rimasta pressoché stabile o con fluttuazioni distribuite su periodi di diversi secoli. Lemissione totale viene stimata in 150 gigatonnellate (10 9 tonnellate)di carbonio/anno. Di queste tra le 6 e le 8,2 sono da ricondursi ad attività umane. Di queste tra le 0,6 e 2,6 derivano da deforestazioni o cambiamento duso di aree agricole (un mancato assorbimento entra nel bilancio come se fosse una emissione)

Passato e futuro co2 Lutilizzo intensivo dei combustibili fossili e la deforestazione di ampie superfici ha determinato un brusco aumento della produzione di CO 2, più rapido dei meccanismi di assorbimento, da qui limpennata della concentrazione in atmosfera I valori della zona celeste sono stati ricavati dallanalisi dei ghiacci antartici, quelli della zona azzurra con misure dirette; nella zona verde le proiezioni secondo diversi scenari

Mutamenti dellatmosfera per diversi anni si è discusso se tali variazioni potessero indurre mutamenti climatici e se tali mutamenti potessero essere ricondotti ad attività umane (origine antropogenica delle varazioni climatiche). Attualmente è ampiamente accettata quanto meno una corresponsabilità delluomo in tali mutamenti

persistenza La persistenza nel tempo dei mutamenti indotti dalla maggiore concentrazione di CO 2 potrebbe essere molto elevata

Comunque sia la frequenza di eventi climatici estremi negli ultimi 50 anni è aumentata Come pure è aumentata di 0,4 °C in un secolo e mezzo la temperatura media del pianeta Stime dei danni da eventi climatici estremi e loro frequenza

La rivoluzione industriale e le fonti di energia La rivoluzione industriale è stata caratterizzata dalla comparsa di macchine, dispositivi, impianti, in grado di fornire elevate potenze. Vale a dire molta energia in poco tempo. Per alimentare tali processi si è ricorso ( e si ricorre tuttora ) a dei serbatoi chimici di energia: i combustibili fossili. Tj =terajoule joule Carbone PetrolioGas naturale 99% metano tonn di carbonio dalla combustione 27 TonnC/Tj 20 TonnC/Tj 15,3 TonnC/Tj Tonn CO 2 (combustione ottimale) 99 tonnCO 2 /Tj 73 tonnCO 2 /Tj 56 tonnCO 2 /Tj

Energia da fonti fossili Andamento dei consumi di petrolio Miliardi di barili allanno anno Boom economico: + 7% allanno Prima crisi petrolifera: discesa dei consumi Incremento attuale: + 2% allanno Gruppo Consumo Critico – Milano – La Crisi Che Verrà

Energia da fonti fossili

Fabbisogni di energia Cosa sono le tep? Lenergia si può misurare con diverse unità di misura: calorie, Joule (J), kilowattora (kWh) oppure tep, cioè tonnellate equivalenti di petrolio. Una tep (o tpes) è convenzionalmente pari a 10 milioni di kilocalorie e quindi, pari a MJ e pari a kWh.

Fabbisogni di energia Lenergia usata nel mondo nel 2000 corrisponde a circa 10,2 X tep Seguendo la ripartizione della banca mondiale in paesi ricchi, medi e poveri si può costruire questa tabella dai dati della world bank 2001High income countries + di 9266$/anno a persona Middle income countries Low income countries - di 756$/anno a persona Tep/polazione5,421,340,52 popolazione0,96 x ,94 x ,23 x 10 9 Tep5,20x ,94x ,16x 10 9 Variazione rispetto al ,4%+3,4%+5,5%

La conferenza di Rio Nel giugno del 1992 si tenne a Rio de Janeiro la Conferenza delle Nazioni Unite sull Ambiente e lo Sviluppo. In quella sede si assunse un impegno generico a ridurre lemissione di gas serra. Si individuarono tre gruppi di paesi : Annex (cioè allegato) 1 (paesi industrializzati e in via di transizione come est Europa, Russia, Ucraina…) che si impegnano, congiuntamente o singolarmente, a riportare le emissioni dei gas serra ai livelli del 1990; Annex2 ( paesi industrializzati ) che assumeranno un maggiore impegno, anche con trasferimenti di tecnologie verso i paesi in via di sviluppo ( non Annex ) che vengono lasciati liberi da vincoli

Il protocollo di Kyoto Gli impegni di Rio non parlavano volutamente dei tempi di realizzazione delle riduzioni. Si rimandava la definizione degli aspetti procedurali a successive Conferenze periodiche tra le parti (Cop), anche per evitare rotture diplomatiche tra paesi con idee differenti sulla gravità del problema e sullurgenza e la natura degli interventi. La 3° di tali conferenze si è tenuta nel dicembre 97 a Kyoto ed ha finalmente definito tempi e modalità in un protocollo, cioè un allegato alla conferenza di Rio.

Il protocollo di Kyoto I paesi annex1 si impegnano, come gruppo, ad arrivare al 2010 con le emissioni di gas serra ridotte del 5% rispetto al 1990, sembra poco ma considerando una tendenza di incremento annuo dell1%, significa una riduzione effettiva del 25%. I paesi non annex non hanno vincoli per non limitarne le prospettive di sviluppo ma sono invitati a mettere liberamente in atto delle limitazioni Il protocollo sarebbe entrato in vigore una volta ratificato da 55 paesi che rappresentassero almeno il 55% delle emissioni dai paesi annex 1 nel Insomma doveva essere accettato da molti paesi e tra questi ci doveva essere una grossa presenza dei maggiori emettitori. Tali condizioni sono state infine raggiunte nel 2005 con la ratifica della Russia

I parametri macroeconomici I parametri utili a descrivere la situazione di una nazione possono essere molti, tra i più immediati: Popolazione Prodotto interno lordo (cioè la quantità di ricchezza prodotta)

I parametri macroeconomici Altri indicatori utili potrebbero essere: Reddito pro capite (rapporto prodotto interno lordo/popolazione) Quantità di energia consumata per unità di reddito (rapporto tpes/pil) Tipologia delle fonti di energia (CO 2 / tpes)

I parametri macroeconomici Rappresentazioni meno drammatiche delle immagini si possono avere da grafici statistici relativi ad alcuni paesi scelti a caso

I parametri macroeconomici COUNTRY_NAME1997 Somalia0,00 Chad0,02 Burundi0,03 Congo, Dem. Rep.0,05 Mali0,05 Ethiopia0,06 Rwanda0,06 Uganda0,06 Central African Republic0,07 Lao PDR0,07 Mozambique0,07 Malawi0,08 Burkina Faso0,09 Madagascar0,09 Tanzania0,09 Congo, Rep.0,10 Sierra Leone0,10 Niger0,11 Liberia0,12 Sudan0,14 Guinea0,16 Benin0,18 Gambia0,18 Cameroon0,19 Guinea-Bissau0,20 Myanmar0,20 Togo0,23 Ghana0,26 Kenya0,26 Zambia0,28 Senegal0,40 Angola0,46 Sao Tome and Principe0,55 Vietnam0,60 Nicaragua0,69 Honduras0,77 Cote d'Ivoire0,91 Yemen, Rep.1,04 Guyana1,21 Mauritania1,22 Bolivia1,45 Italy7,38 14 European Monetary Union8,15 Japan9,55 United States 20,1 3 Nelle tabelle e nel grafico le tonnellate di CO2 emesse per abitante in alcuni paesi

La situazione di alcuni paesi ricchi Anno 1997 CO 2 /pop CO 2 in tonnellate CO 2 /pilCO 2 /tpesTpes/pilPil/pop Pil in migliaia di dollari Francia 6,190,331,470,2218,79 Germania 10,770,612,550,2317,75 Italia 7,380,412,600,1618,05 Regno Un. 9,400,532,430,2118,19 Giappone 9,290,452,280,1920,38 Stati uniti 20,500,832,530,3323,95 OCSE 11,180,642,410,2717,31 Nel mondo (nel 1999) 40,782,400,325,12

Lidentità di Kaya Questa uguaglianza mette in relazione 4 coefficienti con le emissioni di CO 2 CO 2 = (CO 2 /tpes) X (tpes/pil) X (pil/pop) X pop Lutilità di questa uguaglianza è che pone in relazione indicatori economici, popolazione, emissioni di CO 2, chiarendo su quali leve si può intervenire per ridurre le emissioni di CO 2

Scenari per lItalia Riassumiamo i 4 fattori Il rapporto CO 2 /tpes (grado di utilizzo di combustibili fossili nella produzione di energia) Il rapporto tpes/pil (rendimento energetico del sistema produttivo o semplicemente risparmio energetico) Reddito pro capite pil/pop popolazione

Scenari per lItalia Ponendo pari a 1 il valore di ciascuno dei quattro fattori nel 2000, diventano chiare le strade che si possono intraprendere per rispettare gli impegni assunti CO 2 /tpestpes/pilpil/pop popolazio ne 2000 (Valori storici) (previsione senza interventi) 0,970,921,230, (quali interventi?) ………… CO 2 1 1,09 (+ 9%) 1

I due fattori realistici –Lasciamo pure costante la popolazione e lincremento del reddito procapite (2% annuo per semplificare) CO2/tpes: Ridurre questo fattore significa aumentare la produzione di energia da fonti non fossili tpes/pil: Ridurre questo fattore significa usare dispositivi ad alto rendimento energetico o incrementare quei settori produttivi che richiedono poca energia

Punti positivi, punti negativi Ci sono due dati particolari, specifici dellItalia, che varrebbe la pena approfondire. 1) il rendimento energetico tep/pil è forse il migliore del mondo; cioè lenergia viene fatta fruttare al meglio, probabilmente perché costa di più rispetto ad altre nazioni. 2) la tipologia delle fonti di energia CO 2 /tep è tra le peggiori dei paesi industrializzati. Il che, se il dato fosse esatto, sarebbe spiegabile in due modi: o la produzione di energia in Italia da fonti non fossili ( idroelettrico, fotoelettrico, geotermico, eolico, termico solare ) è irrilevante o cè un consumo abnorme di combustibili per autotrazione rispetto agli altri paesi industrializzati ?

Altre strade La convenzione di Kyoto accetta anche il concorso di altri tipi di azioni per giungere alla riduzione di emissioni 1)Implementazione congiunta: Due o più paesi Annex1 si accordano tra loro per una diversa distribuzione delle riduzioni, mantenendo invariato il totale (meccanismo usato dallUnione Europea) 2) Fondo per lo sviluppo pulito: Simile allimplementazione congiunta, ma con il coinvolgimento di paesi non annex1 (in via di sviluppo). In pratica: se paesi annex1 dimostrano di aver aiutato paesi in via di sviluppo a contenere le emissioni, possono far valere le minori emissioni di questi come se fossero riduzioni delle proprie. Può essere però problematico valutare correttamente tali riduzioni 3) Commercio dei permessi: Se un paese riesce ad ottenere maggiori riduzioni di quelle per cui si è impegnato può vendere la quota eccedente ad un altro

Altre strade Queste altre strade secondo alcuni rischiano di diventare una scappatoia per i maggiori emettitori di gas serra per evitare di impegnarsi concretamente a casa loro. Daltra parte hanno una ragione di essere se si considera che laumento delle emissioni dei paesi in via di sviluppo potrebbe vanificare gli sforzi dei paesi annex1 e che ai fini delleffetto serra è ininfluente in quale area geografica si riduce lemissione. Inoltre il costo monetario della riduzione varia fortemente a secondo della situazione di ciascun paese E un po' come per le cure dimagranti: perdere peso diventa più difficile man mano che ci si avvicina al peso ottimale Oppure può essere più semplice e meno costoso migliorare il rendimento di impianti industriali obsoleti dei paesi in via di sviluppo, piuttosto che quello di impianti più moderni dei paesi avanzati

Come si può barare Il rischio più concreto è quello di un comportamento opportunistico: lo stato A annuncia la propria adesione al protocollo, dopo di che non fa assolutamente nulla per raggiungere gli obiettivi dichiarati. Se saranno raggiunti gli obiettivi globali ne godrà come tutti, ma non avendo dovuto affrontare nessun tipo di costo per raggiungerli, sicuramente diventerà più competitivo dei paesi che si sobbarcheranno realmente i costi delle riduzioni di emissioni

Ad esempio… 3 casi particolari Gli Stati Uniti: sono i maggiori emettitori di co2 in assoluto, in più, forse anche per il basso costo al consumo dei prodotti petroliferi ed energetici, i maggiori consumatori di energia pro capite. Non hanno sottoscritto il protocollo di Kyoto La Russia: con il crollo del sistema sovietico ha subito una notevole deindustrializzazione, per cui è già molto al di sotto delle emissioni di co2 del 90. Quindi senza alcun intervento si trova nella condizione di poter vendere molti permessi di emissione. E però il maggiore emettitore di metano, per perdite dai gasdotti. Ha aderito al protocollo di Kyoto La Cina: è tra i grandi paesi quello con il maggior tasso di crescita (economico e di emissioni). Non è un paese annex1 e quindi non è impegnato ad alcuna limitazione e neanche sembra intenzionato ad assumere impegni volontari

Il piano dellItalia Allegato 2 _1_.pdf Allegato 2 (1).doc Da febbraio 2005 il protocollo di Kyoto è in vigore. Le linee di intervento su cui è è orientato per ora il nostro Governo sono state illustrate nellaudizione alla Camera del 10 febbraio del Ministro per leconomia

Perché 10 anni dopo Rio Durante le varie conferenze internazionali si è sempre dovuto mediare tra due differenti posizioni 1)See & wait (guarda e aspetta) cioè nel dubbio osserviamo e aspettiamo di avere conferme 2)Meglio non rimpiangere cioè nel dubbio interveniamo per non doverci pentire poi di non aver fatto nulla, tanto più che i tempi di riassorbimento della maggiore CO 2 sono comunque nellordine dei decenni Sostanzialmente sulla prima posizione si trovano gli USA, che da soli pesano per circa il 36% delle emissioni di CO 2 Sulla seconda si trova l Unione Europea Sono serviti 7 anni per arrivare alla ratifica del protocollo di Kyoto e per impegnare gli stati che lo hanno ratificato a quegli obiettivi. Gli altri continuano per la loro strada, che comunque può pregiudicare gli sforzi dei sottoscrittori. A questo punto la parola rimane alla politica e alla diplomazia

fonti Banche dati di : World bank (banca mondiale) United nations (nazioni unite) Ipcc (international panel on climatic changes – U.N.) Eia-oecd (agenzia internazionale per lenergia- ocse) Apat (agenzia protezione ambiente e territorio) Bibliografia: Il cambiamento climatico – A. Lanza – ed. il Mulino