Mutamenti climatici: un approccio scientifico

Presentazione sul tema: "Mutamenti climatici: un approccio scientifico"— Transcript della presentazione:

1 Mutamenti climatici: un approccio scientifico
Federico Porcù Dipartimento di Fisica, Università di Ferrara

2 qualche definizione e impostazione del problema;
evidenze della tendenza climatica; forzanti (cause); prospettive per una modellazione del sistema climatico; necessità dell’osservazione dallo spazio.

3 CLIMA E TEMPO METEOROLOGICO
diversa scala temporale diversità di metodo, dati e formulazioni teoriche tempo meteorologico stato del sistema (in particolare dell'atmosfera) ad un preciso istante. clima stato medio del sistema e sue variazioni nel tempo.

4 definizione dello stato e delle sue variazioni
monitoraggio indicatori previsioni sull’evoluzione del sistema modelli parametrizzazioni

5 IL SISTEMA CLIMA 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

6 Radiative Energy Balance

7 VARIAZIONI CLIMATICHE
Forzanti sul sistema NATURALI ANTROPICHE VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE IMMISSIONE DI GAS SERRA IN ATMOSFERA Diretta Attività Solare SO2 CO2 O3 Combustibili fossili Indiretta Milankovitch CO2 CH4 Incendi CH4 Allevamenti INTERAZIONI TRA LE DIVERSE COMPONENTI DEL SISTEMA CLIMA IMMISSIONE DI AEROSOLS IN ATMOSFERA Interazione atmosfera-oceano El Niño Black Carbon, Organic Carbon Combustibili fossili ERUZIONI VULCANICHE Black Carbon Incendi Immissione di aerosols SO2 CO2 SFRUTTAMENTO DEL TERRENO Variazioni di albedo Riduzione delle foreste DERIVA DEI CONTINENTI

8 misure della tendenza

9 temperatura dell’aria
altezza del mare estensione dei ghiacciai precipitazione, vegetazione, copertura nuvolosa

10 temperatura dell’aria (h=2 m)
termometri (tempi recenti < 200 anni): termometri a mercurio termometri a stato solido (termistori) proxy data (paleoclima): anelli di accrescimento degli alberi dO18 carotaggi coralli cronache storiche

11 4.5 MILIARDI

12 1 MILIONE DI ANNI

13 ANNI

14 1.000 ANNI

15 100 ANNI

16 Problema I: copertura dei sensori
la frazione di superficie globale monitorata varia 5°×5° ~ 500×500 km2

17 Problema II: effetti urbani
da meta’ ottocento la struttura urbana e’ mutata

18 Problema III: manutenzione delle stazioni
non controllabile, variabile, importante capannine “bianche” areate modalita’ di lettura tipo di strumento operatori

19 Problema IV: confronti con dati da satellite
0,2 K/decade 0,09 K/decade

20 Problema IV: confronti con dati da satellite

21 Problema IV: confronti con dati da satellite
Microwave Sounding Unit (MSU)

22 COPERTURA NEVOSA ED ESTENSIONE DEI GHIACCI PERENNI
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).

23 COPERTURA NEVOSA ED ESTENSIONE DEI GHIACCI PERENNI

24

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

26 LIVELLO DEI MARI CAUSE: 1) Dilatazione termica ~ 0.5 m / K
2) scioglimento del ghiaccio: a) ghiacciai m b) Antartide e Groenlandia m c) ghiaccio marino ~ m 3) innalzamento (Scandinavia ~ + 1m / 100 anni) 4) subsidenza (Thailandia ~ - 1 m / 30 anni)

27 LIVELLO DEI MARI

28 il livello del mare varia
localmente per forzature dinamiche (vento, correnti) Pacifico equatoriale influenzato da El niño

29 LIVELLO DEI MARI

30 LIVELLO DEI MARI

31 LIVELLO DEI MARI

32 LIVELLO DEI MARI con le boe: 1-2 mm/y

33 forzanti

34 CONCENTRAZIONE DEI GAS SERRA
L’anidride carbonica (CO2) è aumentata del 31% dal 1750 ad oggi. Il rate di crescita della CO2 delle ultime due decadi è di 1.5 ppm (0.4%) per anno Il metano (CH4) è cresciuta di 1060 ppb (151%) dal 1750; tale crescita è rallentata negli anni ’90 rispetto agli anni ’80. L’ossido di azoto (N2O) è cresciuto di 46 ppb (17%) dal 1750 (1/3 è di origine antropogenica). L’O3 troposferico è aumentato del 36% dal 1750

35 variazione dell’irraggiamento solare (Wm-2)
CAUSE ASTRONOMICHE variazione dell’irraggiamento solare (Wm-2)

36 variazione della lunghezza
del giorno

37

38 modellazione del sistema
climatico (previsione)

39 The Global Climate System

40

41 sistema non lineare: meccanismi di retroazione (feed back)
una forzatura su una componente del sistema produce un effetto che modifica l’impatto della forzatura feed back positivo: l’impatto aumenta instabilita’ feed back negativo: l’impatto diminuisce stabilita’

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43 feed back negativo aumento di T ritiro della vegetazione aumento di albedo planetaria diminuzone di T aumento di T aumento di wv aumento di copertura nubi aumento albedo planetaria diminuzione di T feed back positivo aumento di T aumento di wv aumento effetto serra aumento di T diminuzione di T aumento ghiaccio superficiale aumento di albedo planetaria diminuzione di T