Cambiamenti climatici: cause e possibili soluzioni Domenico Santino domenico.santino@.enea.it

Sommario Clima ed effetto serra Consumi energetici e CO2 La strada verso Kyoto Il Protocollo di Kyoto Cambiamenti climatici: Italia e UE

Se le conseguenze di un problema non sono certe, si ignora il problema o si fa qualcosa comunque?

Che cos’è il clima Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): “Con il termine clima si intende il tempo medio in termini della sua media e della sua variabilità in un determinato arco temporale ed in una determinata area geografica.” Pew-Center (associazione ambientalistica):”Clima: il tempo mediato su un lungo periodo di una regione… Il clima non è la stessa cosa del tempo”

Le componenti del sistema climatico Atmosfera Idrosfera Criosfera Geosfera Biosfera

L’atmosfera L’atmosfera è una miscela di gas ed aerosol che nell’insieme viene chiamata aria. Essa influenza in modo determinante il bilancio energetico terrestre

L’atmosfera Fenomeni a livello globale: interazione dell’atmosfera terrestre con l’energia proveniente dal sole Trasporto di energia: l’equatore è più caldo dei poli, l’aria calda si muove dall’equatore verso i poli

COMPOSIZIONE DELL’ARIA A LIVELLO DEL SUOLO IN AREE REMOTE   FORMULA CONCENTRAZIONE (% ) Azoto N2 78.1 Ossigeno O2 20.1 Argon Ar 0.93 Biossido di Carbonio (anidride carbonica) CO2 0.037 (370 ppmv) Metano CH4 0.00017 (1.7 ppmv) Ozono O3 10-8 to 10-5 Protossito di azoto N2O 0.000031 (0.31 ppmv) (CFC-11) CFCl3 0.00000027 (0.27 x 10-9) (CFC-12) CF2Cl2 0.00000053 (0.53 x 10-9)

La idrosfera Con idrosfera si intende le acque superficiali ed in modo particolare gli oceani

La idrosfera I venti superficiali fanno mettere in movimento le correnti oceaniche globali di superficie. Le acque calde si muovono verso i poli, mentre le acque fredde si muovono verso l’equatore L’acqua evaporando dalla superficie degli oceani immagazzina calore che viene successivamente rilasciato quando il vapore condensa per formare nubi e precipitazioni

La idrosfera Gli oceani immagazzinano una quantità di energia molto maggiore dell’atmosfera

La corrente del Golfo nel nord Atlantico ha mostrato segni di rallentamento

La criosfera La criosfera è formata da quelle regioni del globo, sia terrestri sia marine, coperte da neve o ghiaccio.

La criosfera La neve ed il ghiaccio riflettono il 90% della radiazione proveniente dal sole, mentre la terra in media riflette circa il 30%. Senza la criosfera la riflessione totale sarebbe molto più bassa: più energia sarebbe assorbita di quanto ne verrebbe riflessa, e di conseguenza la temperatura dell’atmosfera sarebbe più alta

La geosfera La geosfera è formata dai suoli, sedimenti e rocce della parte terrestre della terra, la crosta continentale ed oceanica ed infine l’interno stesso della terra. Le eruzioni vulcaniche riempiono l’atmosfera di anidride carbonica ed emettono considerevoli quantità di polveri ed aerosol.

La biosfera La vita si torva praticamente in tutti gli ambienti terrestri. La biosfera, sia sulla terra sia negli oceani, influenza la riflessione della energia solare della superficie terrestre. Le grandi aree della foresta continentale hanno una riflessione relativamente piccola rispetto a regioni aride come i deserti.

La biosfera La biosfera influenza anche i flussi di certi gas ad effetto serra come l’anidride carbonica ed il metano. Il plancton nella superficie degli oceani utilizza il carbonio disciolto per i processo di fotosintesi. Quando muore, il plancton affonda, trasportando l’anidride carbonica sul fondo degli oceani. Tale attività riduce fortemente la concentrazione atmosferica dell’anidride carbonica

Il clima è in continua evoluzione per cause naturali

4000 A.C. Sahara fertile, nasce l’agricoltura, si popola la Mesopotamia, 2000 A.C. Più arido, i deserti si sviluppano, nasce la civiltà egiziana lungo il Nilo Più Freddo Più Caldo 1000 A.C. Cambia il clima, decadenza vecchie civiltà, sviluppo romani e greci Periodo di riscaldamento: nel 218 AC Annibale varca le Alpi con gli elefanti Anno zero Clima mite, la Libia è il granaio di Roma Forse una catastrofe climatica (vulcano?), invasioni dell’occidente, Islam 500 D.C. 1000 D.C. Medioevo caldo e mite, in Inghilterra vitigni, vichinghi in Groenlandia 1300 D.C. Piccola era Glaciale, ghiacciai molto estesi, 1816 anno senza estate 1850 D.C. La temperatura si rialza di 0.5/1 grado, il mare cresce di livello

Temperatura della terra La temperatura della terra sarebbe -19°C se l’atmosfera non trattenesse, grazie all’effetto serra, una parte dell’energia che riceve dal sole.

Flusso di energia dal sole: Flusso energetico Flusso di energia dal sole: 64 MW/m2 Flusso incidente sulla superficie terrestre (distanza dal sole 150 milioni di km) : 1367 W/m2 (circa 0,02 per mille) Flusso medio incidente: 342 W/m2 Flusso medio utilizzabile : 240 W/m2

Equilibrio radiativo pre-industriale

Equilibrio radiativo 2xCO2

Le attività umane stanno modificando il clima terrestre

Durante gli ultimi 3 secoli la popolazione umana è aumentata di 10 volte sino a 6000 milioni e quattro volte nel 20o secolo La popolazione animale è aumentata a 1400 milioni (1 mucca/famiglia); quadruplicandosi nell’ultimo secolo Urbanizzazione è cresciuta di oltre dieci volte nell’ultimo secolo; quasi metà della popolazione vive in città

La produzione industriale è cresciuta di 40 volte durante l’ultimo secolo, l’uso dell’energia 16 volte Circa il 50 % della superficie terrestre è stata trasformata dall’azione umana L’uso di acqua è aumentato di 9 volte durante l’ultimo secolo sino a 800 m3 /persona anno; 65 % irrigazione, 25 % industria, ~10 % idropotabile

Redistribuzione delle precipitazioni Cambiamenti in atto Redistribuzione delle precipitazioni Incremento del rischio delle precipitazioni estreme (inondazioni desertificazione) Incremento delle onde di calore in Europa, come nell‘estate 2003 Cambiamenti troppo rapidi impediscono agli ecosistemi di adattarsi

Le temperature e il livello del mare stanno aumentando I ghiacciai si stanno ritirando Il ghiaccio artico sta diventando più sottile Le attività umane stanno cambiando le concentrazioni atmosferiche dei gas serra

Fonte: NASA and Natural Resources Defense Council

Potenziali Impatti dei Cambiamenti Climatici

Persone a rischio per un aumento del livello del mare di 44 cm nel 2080 Assumendo l’attuale livello di protezione dalle inondazioni Source: R. Nicholls, Middlesex University in the U.K. Meteorological Office. 1997. Climate Change and Its Impacts: A Global Perspective.

Strategie di intervento Strategie di mitigazione dei cambiamenti climatici agire sulle cause

Strategie di adattamento ai cambiamenti climatici agire sugli effetti Strategie di adattamento ai cambiamenti climatici

Finalità della mitigazione A breve termine: stabilizzazione delle emissioni di gas serra di origine antropica A lungo termine: stabilizzazione delle concentrazioni in aria dei gas serra ad un livello non pericoloso per il sistema climatico e per i sistemi umani

Opzioni di mitigazione Diminuire le emissioni Uso razionale dell’energia ed efficienza energetica Sequestro del carbonio Fonti rinnovabili Nuovi vettori energetici Fonte nucleare

Opzioni di mitigazione Aumentare gli assorbimenti del carbonio Forestazione, riforestazione Riduzione del degrado suoli Ottimizzazione della gestione agroforestale

Consumi energetici ed emissioni di CO2

La strada verso Kyoto

Eventi significativi nello sviluppo di una coscienza mondiale dei problemi ambientali

1972 pubblicazione del rapporto del Club di Roma “I limiti dello sviluppo” (Meadows D.H et al. 1972). 1972 1° Earth Summit a Stoccolma, Svezia

1990 Primo rapporto dell’IPPC 1988 Viene formato il “Intergovernmental Panel on Climate Change (IPPC) 1990 Primo rapporto dell’IPPC 1992 2° Earth Summit, Rio de Janeiro, Brasile

Principi della UNFCCC Principio di precauzione Principio di responsabilità Principio di equità

Obiettivo della UNFCC Art. 2: “L’obiettivo finale della Convenzione è quello di raggiungere la stabilizzazione delle concentrazioni dei gas ad effetto serra nell’atmosfera ad un livello da prevenire pericolose interferenze antropiche col sistema climatico”

Il Protocollo di Kyoto siglato il 7 dicembre 1997 ed entrato in vigore il 16 febbraio 2005 Riguarda: la 1° finalità della strategia di mitigazione (stabilizzazione delle emissioni) i soli Paesi industrializzati secondo il principio della responsabilità comune ma differenziata

Obiettivo Riduzione per i Paesi Industrializzati delle emissioni complessive dei gas ad effetto serra del 5% rispetto al 1990 entro il periodo 2008-2012.

I Gas ad effetto serra Protocollo di Kyoto anidride carbonica (CO2), metano (CH4), protossido di azoto (N2O), esafluoruro di zolfo (SF6), idrofluorocarburi (HFC), perfluorocarburi (PFC).

Cambiamenti climatici l’Italia e la Unione Europea

L’Unione Europea ha ratificato il Protocollo di Kyoto durante il Consiglio dei Ministri dell’Ambiente del 4 marzo 2002. L’Italia ha ratificato il Protocollo con la legge 120/2002 del 1 giugno 2002.

L’impegno della UE prevede la riduzione delle proprie emissioni di gas effetto serra del 8%. All’Italia spetta una riduzione del 6,5%

La Direttiva Europea 2003/87/CE Il 13 ottobre 2003 la Commissione Europea ha pubblicato la Direttiva Europea sull'Emissions Trading (EU ETS). Dal 1° gennaio 2005 le imprese europee rientranti nel settori indicati dall'EU ETS dovranno limitare le loro emissioni di CO2

Le iniziative della EU contro i cambiamenti climatici Sviluppi recenti : Rapporto Stern Quarto Assessment Report IPCC

Rapporto Stern Il Rapporto Stern sugli effetti economici dovuti ai cambiamenti climatici, commissionato dal governo del Regno Unito e pubblicato nel novembre 2006, riafferma i costi enormi della mancanza d’azione. Questi costi, non soltanto economici ma anche sociali ed economici, ricadranno in ugual misura in modo pesante sui paesi poveri, su quelli in via di sviluppo e su quelli industrializzati.

Quarto Assessment Report IPCC Il rapporto di febbraio 2007 dell’IPCC sugli aspetti scientifici mostra: che il mondo si sia scaldato in media di 0,7 °C rispetto all’età preindustriale e l’aumento della temperatura sta accelerando; i livelli del mare si sono innalzati con una velocità quasi doppia tra il 1993 ed il 2003 rispetto a quella dei tre decenni precedenti; le emissioni antropiche di gas ad affetto serra sono la causa di questi cambiamenti. Lo IPPC prevede che senza iniziative che limitino le emissioni la temperatura media globale probabilmente aumenteranno tra 1,8 °C e 4 °C in questo secolo.

La UE La Commissione Europea considera vitale prevenire che il riscaldamento globale superi di 2°C i livelli di temperatura dell’età preindustriale. Uno studio della Commissione Europea mostra, che affinché la terra abbia buone probabilità di limitare l’aumento della temperatura media non oltre ai 2°C, le emissioni di gas ad affetto serra andranno stabilizzate intorno al 2020 e successivamente ridotte fino al 50% rispetto a quelli del 1990 entro il 2050 .

La UE intende avviare proprie iniziative. Essa è determinata a diventare un’economia altamente efficiente ed a basso contenuto di carbonio. La UE taglierà le sue emissioni di almeno il 20% rispetto ai livelli del 1990 entro il 2020.

Benefici per la UE derivanti dalle riduzioni le emissioni Aumento dell’efficienza e della sicurezza energetica Riduzione dell’inquinamento atmosferico e dei costi sanitari Aumento dell’occupazione

Settori non industriali Per i settori come i trasporti, i rifiuti e l’edilizia gli obiettivi di riduzione delle emissione dovranno essere in media circa il 20% in meno rispetto ai livelli del 2005.

Energie rinnovabili Raggiungere l’obiettivo del 20% di energie rinnovabili entro il 2020

L’impegno europeo su efficienza energetica Nelle marzo 2007, il Consiglio europeo ha identificato l'efficienza energetica come uno degli elementi essenziali della strategia globale sul cambiamento climatico e l'energia ed ha sottolineato la necessità di conseguire l'obiettivo di una riduzione del 20% del consumo energetico dell'Unione entro il 2020.

Dicembre 2009 conferenza di Copenhagen