Cambiamenti climatici e riscaldamento globale

Riscaldamento globale e cambiamenti climatici sono termini ormai entrati nel dizionario comune, ma sono la stessa cosa? Che significato hanno esattamente?

di Annalisa Cherchi

Il clima cambia da sempre per sua stessa natura. Nella figura che segue è riportato l’andamento temporale, da circa 400 mila anni fa ad oggi, della variazione di temperatura rispetto a quella media odierna, detta anche anomalia (linea rossa), e della concentrazione di anidride carbonica CO2 in atmosfera (linea blu).

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Serie storica (da circa 400.000 anni fa al 1995) della variazione di temperatura (linea rossa) e concentrazione di anidride carbonica in atmosfera (linea blu) ricostruite da dati Antartici (crediti: NOAA).

Una prima considerazione che possiamo fare guardando il grafico riguarda la stretta relazione tra anomalia di temperatura e concentrazione di CO2 in atmosfera: ad alte concentrazioni di CO2 sono associate alte anomalie di temperatura, e viceversa. Questo nesso è chiaro e noto, implicito nei processi che regolano il clima ed i suoi cambiamenti.

Un’altra considerazione riguarda i massimi nelle anomalie di temperatura (e quindi massimi in concentrazione di CO2) corrispondono a periodi interglaciali, mentre ai minimi di anomalie di temperature (e quindi minimi in concentrazione di CO2) corrispondono i periodi glaciali, con arretramento e avanzamento dell’estensione dei ghiacciai. Nella figura le frecce nere in alto scandiscono quattro cicli da interglaciale a glaciale.

Ma come avvengono questi cambiamenti climatici?

Si tratta di perturbazioni di varia natura che possono essere amplificate o attenuate da processi di retroazione. Per fare un esempio come possono funzionare questi processi, consideriamo che, se l’estensione dei ghiacciai si riduce per un aumento di temperatura, questo comporta una riduzione delle superfici bianche (coperte da ghiaccio) ed un aumento delle superfici più scure (oceano o superficie continentale libera da ghiacci) che quindi riflettono meno la radiazione solare, anzi la assorbono, provocando quindi un’amplificazione della variazione iniziale, ovvero un ulteriore aumento della temperatura.

In un post precedente, aspetti di questi cambiamenti sono stati discussi in relazione alla variazione dell’attività solare.

Ora se soffermiamo la nostra attenzione sugli ultimi 150 anni, notiamo che globalmente siamo di fronte ad un riscaldamento pressoché continuo, almeno dalla seconda metà del ventesimo secolo. Questo è appunto quello che si definisce riscaldamento globale, perché considerando la media su tutto il globo e considerando la media annuale, la temperatura sta progressivamente aumentando. Allo stesso modo la concentrazione di CO2 in atmosfera sta aumentando progressivamente ad un tasso di circa 2 ppm/anno, e ha raggiunto il valore misurato di 411.75 ppm a Febbraio scorso.

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Differenza di temperatura (mediata su tutto il globo) rispetto al periodo 1950-1980 (linea chiara). La linea nera contiene gli stessi valori ma mediati su 5 anni.

Quindi i cambiamenti climatici non sono un fatto nuovo per il sistema Terra, ma sicuramente il cambiamento che stiamo vivendo nell’ultimo secolo, dominato da un progressivo riscaldamento globale, è senza precedenti per diversi motivi. Vediamone alcuni.

Innanzitutto l’attuale concentrazione di anidride carbonica in atmosfera ha raggiunto valori inusuali: ad esempio considerando gli ultimi 400.000 anni abbiamo visto nella prima figura come il valore di CO2 abbia oscillato tra il minimo di 180 ppm al massimo di 280 ppm (per il periodo interglaciale).

La quantità di CO2 che stiamo oggi immettendo nell’atmosfera non riesce ad essere bilanciata dal naturale ciclo del carbonio, restando quindi in atmosfera e amplificando l’effetto serra (ovvero la capacità di sostanze quali CO2, metano o vapor d’acqua di essere trasparenti alla radiazione solare incidente ed essere opaco alla radiazione emessa dalla superficie terrestre, contribuendo quindi a riscaldare la superficie).

Siamo sicuri che l’aumento progressivo della temperatura dell’ultimo secolo sia effettivamente legato all’effetto antropico?

Si. Usando modelli climatici globali si vede come l’anomalia di temperatura globale (mediata per esempio solo sulla superficie continentale) sia in linea con le osservazioni (linea nera) solo quando si tiene in considerazione il contributo antropico nelle simulazioni (curva rosa). Mentre considerando solo i contributi si origine naturale (curva azzurra) non si vede l’anomalia positiva osservata nella seconda metà del ventesimo secolo.

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Variazioni di temperatura mediata sulla superficie continentale osservata (linea nera) e simulata con modelli del clima globali includendo solo contributi naturali (curva azzurra), ed includendo sia contributi naturali che antropici (curva rosa).

Nel contesto del riscaldamento globale, il 2018 è stato il quarto anno più caldo di seguito dal 1850, ed è stato l’anno più caldo di sempre in Italia, come riferisce anche questa nota del CNR. La NASA ha pubblicato un video che rende bene l’idea di come il clima sia cambiato negli ultimi anni.

Nel video sono messi a confronto le temperature globali dalla fine del XIX secolo fino ai giorni nostri. Come spiegato, la temperatura sulla Terra sta aumentando da qualche decennio, ma gli ultimi 5 anni risultano, su scala globale, i più caldi della serie temporale, gli ultimi 4 con una temperatura media superiore di oltre 1 grado rispetto alla media del 19esimo secolo.

Tutto questo non esclude che possano esserci rallentamenti in questa progressione. Per esempio, un rallentamento si è visto all’inizio degli anni 2000 (nella seconda figura si nota una specie di plateau nella curva nera) che è stato definito “hiatus” ed è stato dimostrato essere dovuto alla variabilità interna del sistema, ovvero a quella componente che varia indipendentemente dalla presenza e dalle caratteristiche di forzanti esterni, che ha in qualche modo contrastato il riscaldamento progressivo dovuto all’aumento dell’anidride carbonica.

Ovviamente, il fatto che ci sia un andamento in cui le temperature globali aumentano costantemente non significa che non possano esistere stagioni con comportamenti diversi (esempio l’inverno appena passato che negli Stati Uniti è stato caratterizzato da temperature particolarmente fredde) oppure che si verifichino eventi estremi in controtendenza. Queste differenze fanno parte di quella che è la variabilità climatica che avviene su scale diverse (giornaliera, stagionale, interannuale, decadale, etc.) e non è necessariamente in fase con l’andamento di lungo periodo.

Il clima nelle ere e nei secoli passati ha subito cambiamenti di varia natura anche molto estremi ed intensi. Dalla seconda metà del 1900 ad oggi stiamo assistendo ad un cambiamento senza precedenti strettamente guidato dall’effetto antropico. L’immissione in atmosfera di ingenti quantità di gas ad effetto serra, quali l’anidride carbonica, e di aerosols legati all’attività industriale e produttiva dell’uomo, ha come risultato complessivo un progressivo aumento della temperatura annuale mediata su tutto il globo.

Lo studio dei cambiamenti climatici è uno degli obiettivi strategici dell’INGV. Specifiche attività di ricerca mediante osservazioni, rianalisi e modelli del clima sono dedicate, per esempio, allo studio del clima e della sua variabilità nell’area del Mediterraneo per l’interesse e la sua riconosciuta vulnerabilità ai cambiamenti climatici.


per approfondimenti:

La ricostruzione storica dell’andamento della temperatura è stata ottenuta nell’ambito del progetto EPICA ed i valori mostrati si riferiscono al carotaggio nel sito di Vostock in Antartide. Per maggiori dettagli sul progetto e sulle serie storiche che sono state ricostruite si veda per esempio il sito https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/trends/co2/ice_core_co2.html.

Dai XG, Wang P (2018) Identifying the early 2000s hiatus associated with internal climate variability. Sci Rep doi: 10.1038/s41598-018-31862-z

IPCC AR4 (2013) Climate Change 2013: The physical Science Basis (eds Stocker et al.) Cambridge Univ Press

Kosaka Y, Xie SP (2013) Recent global warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling. Nature 501: 403-407 doi: 10.1038/nature12534

Petit JR (1999) Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostock ice core, Antarctica. Nature doi: 10.1038/20859

In copertina: Mappa delle temperature sulla superficie terrestre mediate nell’intervallo 2014-2018. Le zone in rosso si trovano a temperature maggiori delle temperature medie, quelle in blu le temperature sono al di sotto dei valori di temperature medi. Crediti immagine Goddart Media Studios, Nasa