Didattica della fisica

Presentazione sul tema: "Didattica della fisica"— Transcript della presentazione:

1 Didattica della fisica
Luca Fiorani Didattica della fisica I cambiamenti climatici

2 Atmosfera Strato sottile ma indispensabile alla vita
Costituita dall’aria, miscela di gas (N2, O2 e gas traccia), particelle e aerosol (H2O)

3 Pressione atmosferica
Diminuisce con l’altitudine in maniera continua

4 Temperatura atmosferica
Varia con l’altitudine individuando quattro strati

5 Tempo meteorologico e clima
Tempo meteorologico Stato dell’atmosfera in un dato luogo e in un dato momento Clima Combinazione delle condizioni meteorologiche prevalenti per lunghi periodi (30 anni)

6 Esempi di clima Precipitazioni (barre) e temperatura (rombi) in un clima tropicale desertico (Tindouf, Algeria) e in un clima tropicale della foresta pluviale (Iquitos, Perù)

7 Esempi di clima

8 Dinamica del clima La dinamica del clima è provocata dall’energia solare, assorbita in modo diverso da un punto all’altro della Terra

9 Circolazione atmosferica
La circolazione atmosferica generale concorre all’equilibrio energetico

10 Circolazione oceanica
La circolazione termoalina concorre all’equilibrio energetico

11 Nuova definizione di clima
Clima Stato di equilibrio tra il flusso di energia in entrata e in uscita

12 Dati climatici Numerosi dati climatici sono raccolti da strumenti a terra o su palloni, aerei e satelliti

13 Dati climatici Grazie ai dati climatici è possibile osservare la storia del clima

14 Dati paleoclimatici Analizzando l’aria intrappolata nei ghiacci o osservando gli anelli di accrescimento degli alberi è possibile ricostruire i dati climatici quando non esistevano strumenti

15 Dati paleoclimatici Grazie ai dati paleoclimatici è possibile ricostruire l’evoluzione del clima

16 Evoluzione del clima 500 milioni di anni fa (cambriano), il clima era caldo e privo di ghiacci 300 milioni di anni fa (permiano), la parte meridionale di Pangea era ricoperta da ghiacci 150 milioni di anni fa (giurassico), il clima era caldo e le calotte polari assenti (foreste) 25 milioni di anni fa (paleogene), la temperatura è calata repentinamente (praterie) Durante l’ultimo milione di anni (quaternario) si sono susseguiti quattro periodi glaciali

17 Storia del clima 8000 aC, termina l’ultimo breve episodio glaciale
5500 – 2600 aC, il clima è caldo 2600 – 1400 aC, il clima è arido 1400 – 300 aC, il clima è fresco e umido 300 aC – 800, l’aridità spinge i nomadi dall’Asia all’Europa 800 – 1200, periodo caldo 1200 – 1400, instabilità climatica tendente al freddo 1400 – 1850, “piccola era glaciale” 1850 – oggi, la temperatura aumenta

18 Cambiamenti recenti del clima
Riduzione della calotta polare artica 1979 2003

19 Errori di misura Le misure sperimentali sono affette da errori sistematici e statistici Esempio: misura della clorofilla-a con lidar fluorosensore e radiometro satellitare Il comò della bisnonna…

20 Correlazioni La temperatura della troposfera diminuisce
La temperatura della stratosfera aumenta Esiste una correlazione tra eruzioni vulcaniche e temperatura

21 Correlazioni Esiste una correlazione tra temperatura oceanica e potere distruttivo degli uragani

22 Correlazioni Esiste una correlazione tra gas serra e temperatura troposferica

23 Casualità o causalità? La correlazione tra fenomeni, da sola, non dimostra l’esistenza di un nesso causale tra loro Se i nessi esistono, la situazione è seria Come capire se i nessi esistono?

24 Rottura dell’equilibrio
Se un sistema dinamico è allontanato di poco dal punto di equilibrio, tenderà a tornarci Se un sistema dinamico è allontanato di molto dal punto di equilibrio, tenderà ad abbandonarlo con conseguenze imprevedibili (soprattutto se è complesso e non lineare)

25 Affrontare la complessità…
L’evoluzione del clima è il risultato della complessa relazione tra atmosfera, idrosfera, geosfera, biosfera e Sole Dalla rivoluzione industriale si è aggiunta l’influenza dell’uomo!

26 … con i modelli climatici
Scomposizione del “Sistema Terra” in sottosistemi e processi Ricostruzione della complessità del reale attraverso sistemi di equazioni risolte numericamente con potenti computer

27 Cause antropiche di evoluzione?
L’uomo sta cambiando il clima? Ovvero: 1 – Il clima sta cambiando? 2 – L’uomo contribuisce a tale cambiamento? L’IPCC (fondato nel 1988 da UNEP e WMO, Nobel per la pace nel 2007) ha pubblicato cinque rapporti (1990, 1995, 2001, 2007 e 2013) per rispondere a queste domande

28 Il clima sta cambiando! Dal 1880 al 2012 la temperatura del pianeta è aumentata di 0.85 ± 0.2 °C Dal 1901 al 2010 il livello del mare si è innalzato di 0.19 ± 0.02 m Dalla fine degli anni ’60, la copertura nevosa terrestre si è ridotta Dagli anni ’70, si hanno indizi di cambiamenti nella circolazione atmosferica e oceanica Negli ultimi decenni, sono aumentati precipitazioni ed eventi climatici estremi

29 Centrali, industrie, auto Allevamenti, discariche
I gas serra aumentano! Gas Formula/Sigla Concentrazione: preindustriale 2011 Sorgente Anidride carbonica CO2 280 ppm 391 ppm Centrali, industrie, auto Metano CH4 0.700 ppm ppm Allevamenti, discariche Protossido di azoto N2O 0.270 ppm ppm Centrali, concimi, auto Idrofluorocarburi HFC ~ 0 decine di ppt Refrigerazione Perifluorocarburi PFC Esafluoruro di zolfo SF6 Processi industriali

30 Effetto serra Radiazione solare (visibile) Radiazione dal suolo (infrarossa) Serra Suolo La radiazione solare (visibile) attraversa la serra e riscalda il suolo La radiazione riemessa da suolo (infrarossa) è assorbita dalla serra che si riscalda L’atmosfera funziona come una serra tanto più fortemente quanti più gas serra contiene

31 C’è un nesso causale? La maggior parte degli scienziati pensa di sì, sulla base di modelli matematici che ci permettono di affrontare la complessità

32 Conclusioni scientifiche
Alcuni equilibri del pianeta sono molto delicati La temperatura è in aumento L’uomo ha incrementato i gas serra Molto probabilmente c’è un nesso tra incremento di gas serra e aumento della temperatura

33 Dalla scienza alla etica
Il problema si sposta dal piano scientifico a quello etico: considerata l’elevata probabilità che l’uomo stia cambiando il clima, è il caso che sia adottato un modello di sviluppo diverso da quello attuale?

34 Principio di precauzione
United Nations Framework Convention on Climate Change, Rio de Janeiro 1992 “In tutte le attività dell’uomo connesse con la natura e le generazioni future, è necessario usare le dovute precauzioni affinché non siano procurati danni, soprattutto se a lungo termine o irreversibili”

35 Principio di responsabilità
United Nations Framework Convention on Climate Change, Rio de Janeiro 1992 “Tutti i Paesi sono responsabili, tuttavia tale responsabilità è differente sia per motivi storici, sia in relazione alle condizioni di sviluppo e alla capacità di perturbare l’ambiente”

36 Principio di equità Principio base di tutti i trattati delle Nazioni Unite “Tutti i paesi partecipano alle decisioni, cooperano per attuarle e devono raggiungere un consenso su loro priorità e attuazione per la salvaguardia delle generazioni presenti e future”

37 Altri principi di etica ambientale
Di uguaglianza – Equo accesso alle risorse a tutte le persone, presenti e future Di responsabilità – Le conseguenze della decisione di un soggetto ricadono su altri soggetti Relazionale – La persona è in relazione con le altre persone e con la natura: la scarsità di risorse può causare conflitti

38 Altri principi di etica ambientale
Della cura – Disporsi nei confronti dell’ambiente con un atteggiamento di cura, cioè di relazione con la natura che suppone attenzione, coinvolgimento e premura Di solidarietà – Promuovere la cooperazione su progetti comuni per l’ambiente (solidarietà con le persone presenti e future)

39 Capire il dibattito sul clima
Scienza e media hanno linguaggi diversi L’uomo della strada ha bisogno degli strumenti di base per capire il linguaggio scientifico Come? Istruzione scolastica e divulgazione scientifica

40 Il metodo scientifico Formale e quantitativo
Fornisce l’errore di misura Il processo di pubblicazione si basa sulla peer review I media possono essere influenzati da interessi economici

41 Esempio di disinformazione
Alcuni giorni del gennaio 2010 in Italia sono stati particolarmente freddi Certi giornali hanno confuso un episodio limitato nel tempo e nello spazio con il cambiamento climatico

42 Esempio di disinformazione
Nel frattempo a Vancouver, sede delle olimpiadi invernali, si trasportava la neve con i camion Il 2010 è stato l’anno più caldo mai registrato

43 Difendersi e orientarsi
Come riconoscere un risultato scientifico da un’opinione personale? Come smascherare un falso esperto? Il libro aiuta a districarsi nella giungla mediatica…

44 Basterebbe il buon senso…

45 È ora di terminare…