Attività solare: quanto influenza il clima terrestre?

Quanto sarà “caldo” quest’anno? E il prossimo? E quello dopo ancora? Sarà mediamente più caldo o più freddo del precedente? E se è vero che gran parte dell’energia che la Terra riceve trae origine dal Sole, possiamo prevedere l’andamento medio della temperatura terrestre una volta fatta una previsione dell’intensità dell’attività solare?

 di Fabio Giannattasio

Con un flusso di energia di circa 1360 W/m2, il Sole è la principale fonte energetica del nostro pianeta; influenza le proprietà fisiche della nostra atmosfera, ne varia la sua stessa composizione. Per capire questi numeri pensiamo che, in meno di un’ora, la Terra riceve dal sole una quantità di energia pari all’intero consumo umano mondiale di un anno. Tale energia non è esattamente costante, ma varia leggermente in funzione dell’attività solare (dell’1 per mille su scala undecennale).

E’ dunque lecito aspettarsi che più intensa è l’attività del Sole maggiore è l’energia ricevuta dalla Terra, e di conseguenza, maggiore anche la sua temperatura media?

In realtà, ridurre ad un rapporto 1:1 la relazione tra attività solare e clima terrestre è un pericoloso errore, che potrebbe comportare conseguenze catastrofiche.

Vediamo perché.

Uno dei parametri storicamente più utilizzati per monitorare l’attività solare è la variazione nel tempo del numero di macchie solari, già osservate con il telescopio dai tempi di Galileo (primi del XVII secolo). Maggiore è tale numero, maggiore è l’attività solare.

ciclo solare
Medie mensili del numero di macchie sul disco solare.
Fonte: Wikimedia Commons/Global Warming Art

Nella figura mostriamo la ricostruzione dell’andamento del numero di macchie dai tempi di Galileo ad oggi, modulato dal ciclo solare. L’andamento mostra una alternanza di picchi (massimi) e avvallamenti (minimi) con periodicità di circa 11 anni, testimoniando la grande variabilità dell’attività solare nel tempo. E’ evidente la presenza del grande Minimo di Maunder, un periodo di minimo prolungato tra il 1645 e il 1715 in cui il numero di macchie solari osservate fu insolitamente basso; il Minimo di Dalton tra il 1790 e il 1830 circa; il cosiddetto Modern Maximum, un periodo di attività solare relativamente alta tra il 1914 e il 2000. L’ultimo ciclo solare, il ciclo solare 24, è terminato nel 2018 (è in corso la transizione al ciclo 25) ed è risultato essere nettamente più basso dei precedenti, il più basso dal Minimo di Dalton.

La temperatura sulla Terra in questi periodi di minimo di attività solare è diminuita?

Durante il Minimo di Maunder, il più “estremo” mai osservato, le temperature in quasi tutto l’emisfero Nord in effetti diminuirono sensibilmente. Secondo alcuni modelli climatologici la temperatura in quel periodo fu fino a circa un grado più bassa di quella relativa ad un periodo di normale attività solare. Può sembrare una piccola variazione, ma si registrarono, ad esempio, l’espansione dei ghiacciai alpini fino a valle, la presenza di ghiaccio marino a Sud dell’Artico, la copertura di ghiaccio dei canali dei Paesi Bassi, e così via. Quel prolungato irrigidimento delle temperature provocò ingenti danni ai raccolti, provocando carestie e malattie. Molti quadri dell’epoca riportano immagini per noi oggi del tutto inusuali. Inoltre, per sottolineare ulteriormente le basse temperature che lo caratterizzarono, diciamo che tale periodo è stato uno dei più freddi di un intervallo di tempo più ampio (convenzionalmente indicato dai climatologi tra il sedicesimo e il diciannovesimo secolo) noto come Little Ice Age.

quadro
Anonimo Veneto. La laguna ghiacciata alle Fondamenta Nuove nel 1708, Querini Stampalia

Alla luce di ciò si potrebbe concludere, in maniera un po’ grossolana, che le variazioni associate all’attività solare possano da sole pilotare le variazioni del clima terrestre.

Quest’ultimo ventennio è stato caratterizzato da una scarsa attività solare, tanto che il ciclo solare 24 risulta essere il più basso da circa 200 anni. Per il ciclo successivo, quello che ci apprestiamo ad affrontare, ci sono alcune previsioni secondo cui anch’esso sarà molto debole.

Andremo quindi incontro ad un periodo di irrigidimento del clima?

Ma spesso sentiamo parlare di riscaldamento globale e di aumento delle temperature.

Quindi?

Il nodo della questione sta sui parametri su cui le valutazioni sull’andamento della temperatura del nostro pianeta vengono fatte. Sarebbe un grave errore basarsi esclusivamente su modelli di previsione dell’attività solare, poiché sono molteplici i fattori che contribuiscono alla variazione di temperatura del nostro pianeta. E di questi, l’attività solare è solo uno dei contributi.

I principali fattori che determinano la variazione di temperatura del pianeta sono sia di origine naturale che antropica.

Tra quelli naturali i più importanti sono:

  • le variazioni orbitali del nostro pianeta: la Terra oscilla intorno al proprio asse a subisce modifiche orbitali nell’arco di millenni. Tale oscillazione può far diminuire ed aumentare periodicamente la temperatura terrestre;
  • l’attività vulcanica: le eruzioni vulcaniche rilasciano nell’atmosfera anidride carbonica (CO2) e altri gas in grado di intercettare i raggi solari contribuendo così all’abbassamento della temperatura nell’arco di un paio di anni.
  • le variazioni dell’input energetico solare che, nelle modalità a cui abbiamo accennato, determina variazioni di temperatura nell’arco di diversi anni.
  • componenti interne del sistema clima, tra le quali ad esempio la circolazione termoalina: le acque oceaniche sono caratterizzate da vasti movimenti su grande scala, le correnti termoaline, innescate da variazioni di densità a loro volta create dal calore e dalla salinità. Questi giganteschi nastri trasportatori degli oceani portano con sé energia, sotto forma di calore, e materia, sotto forma di sostanze e gas.

Ben diverso è il contributo fornito dai fattori di natura antropica.

Tra di essi i principali sono:

  • la deforestazione: le fronde “scure” delle foreste hanno lasciato sempre più il posto a spazi aperti “chiari” che riflettono maggiormente la luce solare riducendo la quantità di energia intrappolata al suolo. L’effetto netto è dunque un leggero raffreddamento;
  • alcuni aereosol immessi nell’atmosfera: quelli costituiti da particolato carbonioso (black carbon) sono inquinanti che producono un leggero riscaldamento; altri, come quelli composti da zolfo, oltre a provocare piogge acide, sono in grado di intercettare i raggi solari producendo un raffreddamento del pianeta.
  • I gas serra: Senza dubbio questo è il contributo più rilevante alla variazione globale di temperatura. Questi gas sono trasparenti alla radiazione diretta del Sole, ma riescono a trattenere la radiazione riemessa dalla Terra causandone un sensibile aumento di temperatura. Si tratta principalmente di CO2, vapore acqueo, protossido di azoto (N2O), metano (CH4), esafluoruro di zolfo (SF6), clorofluorocarburi (CFC), ed altri.

Andando a guardare il contributo di ciascuno di questi fattori, scopriamo che quelli naturali hanno un’incidenza molto piccola sulle variazioni di temperatura del nostro pianeta rispetto a quelli antropici.

grafici
Figura in alto: confronto tra la variazione di temperatura media della Terra osservata (tratto nero) e contributo dei fattori naturali (tratto verde).
Figura in basso: confronto tra la variazione di temperatura media della Terra osservata (tratto nero) e contributo dei fattori antropici (tratto blu).
Fonti NASA/IPCC

Collegandosi a questo sito è possibile visualizzare il peso dei vari contributi di cui abbiamo parlato nel computo totale delle variazioni di temperatura media terrestre.

Per riassumere possiamo affermare che le maggiori organizzazioni mondiali che si occupano di cambiamenti climatici evidenziano due fatti fondamentali:

1) il contributo dell’attività solare è assolutamente minoritario rispetto ad altri fattori di origine naturale e soprattutto antropica.

2) la temperatura del nostro pianeta sta aumentando, ed in modo sempre più rapido, portando con sé una serie di conseguenze preoccupanti (già in atto) come lo scioglimento dei ghiacciai, l’innalzamento del livello dei mari e conseguente riduzione delle terre emerse, l’incidenza di eventi meteorologici estremi sempre più violenti e frequenti, la modifica delle proprietà chimiche e fisiche dell’atmosfera e della circolazione delle correnti, la riduzione della salinità degli oceani e ovviamente ingenti danni all’agricoltura.

Va infine ricordato che i cambiamenti climatici agiscono su tempi scala molto lunghi dai decenni, ai secoli e oltre. Localmente, e a breve termine, possono esserci fluttuazioni che generano un raffreddamento o un riscaldamento locale in un anno rispetto al precedente. Ma l’andamento medio a medio-lungo termine non lascia adito a dubbi: la temperatura terrestre sta aumentando. E cosa ancor più preoccupante, il ritmo di variazione sembra aver accelerato e potrebbe accelerare ancora se non si prendono immediati provvedimenti per arginare i fattori antropici che maggiormente la determinano.

E quel medio-lungo termine rischia di essere molto, troppo breve.


In copertina una immagine del sole, ©NASA/SDO