Ciclo idrologico e riscaldamento globale

Il ciclo idrologico, vitale per il pianeta Terra, è parte integrante del sistema climatico. Può essere drasticamente influenzato dal riscaldamento globale attraverso processi complessi ed altamente variabili nello spazio e nel tempo. Vediamone alcuni aspetti.

di Annalisa Cherchi

E’ un dato di fatto: il riscaldamento globale, di cui l’uomo è principale responsabile, sta influenzando e modificando il ciclo idrologico, cioè quella catena di eventi che garantiscono la circolazione di acqua tra l’atmosfera e la terraferma e il cui equilibrio garantisce la sopravvivenza dell’uomo e delle altre specie viventi.

Il ciclo idrologico consiste nell’alternarsi di processi che trasferiscono acqua dalla superficie all’atmosfera della Terra e, seguendo il percorso inverso, dall’atmosfera alla superficie. Durante questi spostamenti l’acqua cambia stato, trasformandosi da solido a liquido, da liquido ad aeriforme o viceversa. Guardiamo ad esempio lo schema in Figura 1. L’acqua presente in atmosfera sotto forma di vapore puo’ condensare e formare nubi. Successivamente puo’ precipitare sulla superficie sotto forma liquida (pioggia) o solida (neve/ghiaccio), riversandosi in fiumi, laghi, mari, oceani e sul suolo. Come fa l’acqua a spostarsi nuovamente in atmosfera chiudendo il ciclo? L’acqua dei mari e degli oceani puo’ evaporare, mentre quella sulla superficie continentale può riversarsi a sua volta in fiumi, mari e laghi e poi evaporare o insinuarsi nel sottosuolo. Le piante che la assorbono la rilasciano in atmosfera attraverso l’evapotraspirazione. Ed il ciclo si chiude.

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Schema dei processi e delle trasformazioni di fase nel ciclo idrologico, crediti immagine
Come il riscaldamento globale influisce sul ciclo dell’acqua?

Qualsiasi alterazioni del ciclo idrologico è importante poiché influenza la disponibilità di acqua. Dal punto di vista fisico, la prima ovvia conseguenza del riscaldamento globale è la fusione dei ghiacci, sia marini che terrestri. In un post precedente sono stati descritti i principali impatti della fusione dei ghiacci marini in Artico. Anche la fusione dei ghiacciai terrestri è largamente influenzata dal riscaldamento globale ed ha importanti conseguenze sul ciclo idrologico.

Lo scorso luglio il National Snow and Ice data center ha stimato che la Groenlandia ha perso oltre 55 miliardi di tonnellate di ghiaccio (corrispondente ad oltre il 60% della calotta) per fusione superficiale. La figura 2 mostra come negli ultimi anni (linee colorate) la quantità di ghiaccio fuso in Groenlandia sia molto aumentata rispetto al periodo 1980-2010 (linee e area grigia). E la cosa peggiore è che tutti i ghiacciai del mondo stanno sperimentando questo stesso fenomeno, in modo più o meno intenso a seconda della zona. Ciò avviene poiché le alte temperature non permettono, soprattutto d’estate, il mantenimento della copertura nevosa dei ghiacciai, che rimangono così esposti e iniziano a fondere. Ad esempio è stato stimato che le Alpi hanno perso il 50% della loro copertura di ghiaccio nell’ultimo secolo, di cui oltre i due terzi negli ultimi 30 anni.grafico

Area (km2) di fusione del ghiaccio in Groenlandia tra Aprile ed Ottobre come media del periodo 1981-2010 (linea grigia) e per alcuni anni recenti (linee colorate). Sorgente: National Snow and Ice Data Center

Quali sono le principali conseguenze dello scioglimento dei ghiacciai terrestri?

Nelle regioni continentali, i ghiacciai di paesi come Perù, Cile ed India (l’Himalaya) sono determinanti per l’approvvigionamento idrico, e la loro fusione ha quindi gravi conseguenze sociali ed economiche per quei paesi. Nei poli (Artide ed Antartide) la perdita di ghiaccio e immissione di acqua dolce negli oceani ne influenza la salinità, modificando quindi anche la densità. Questo comporta possibili conseguenze anche su fenomeni su scala globale quali la circolazione termoalina nell’Oceano Atlantico. Inoltre la fusione dei ghiacci polari provoca un forte innalzamento del livello marino: in Groenlandia ha provocato un innalzamento globale equivalente di 0.59 mm all’anno dal 2002 al 2011. Dal 2012 al 2017, la fusione del ghiaccio nella parte occidentale dell’Antartide è stata stimata ad un tasso di 4.5 cm di innalzamento del livello del mare per secolo. Le comunità costiere stanno già affrontando la minaccia di inondazioni dirette a seguito dell’innalzamento del livello del mare globale, nonché l’aumento del rischio di ondate da tempesta, inondazioni da maree o precipitazioni estreme.

Cosa possiamo aspettarci per il prossimo futuro?

L’ultimo rapporto speciale su oceani e criosfera (SROCC) della Commissione Intergovernativa per i Cambiamenti Climatici (IPCC) ha stimato un aumento del livello marino globale tra 0.43 m e 0.84 m entro la fine del secolo rispetto alla media 1986-2005. Nel rapporto queste proiezioni sono state associate ai rischi sulla geografia costiera. Nello scenario climatico peggiore, anche alte misure di adattamento riducono di poco i rischi, soprattutto negli atolli abitati e nelle comunità artiche.

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Innalzamento medio globale del livello del mare dal 1950 al 2300 rispetto alla climatologia 1986-2005, in due diversi scenari climatici a basse (blu) ed alte (rosa) emissioni di gas ad effetto serra. Sorgente: rapporto speciale IPCC su oceani e criosfera.

E’ importante considerare anche altri aspetti prettamente legati a precipitazione e ad eventi estremi. Il riscaldamento globale influenza anche i processi di precipitazione ed evaporazione, che globalmente tendono ad aumentare. Un’atmosfera più calda ha una maggiore capacità di trattenere vapor d’acqua con due importanti conseguenze: l’ulteriore aumento della temperatura dovuto ad un incremento dell’effetto serra, ed un potenziale aumento della capacità precipitativa (circa 1-3% per ogni °C di riscaldamento globale). In realtà, l’aumento della precipitazione media globale è stimato essere 0.5% per ogni grado di innalzamento della temperatura globale. Analogamente, un aumento della temperatura implica un aumento della capacità evaporativa delle superfici.

Un aspetto riconosciuto legato al riscaldamento globale è l’aumento di eventi precipitativi estremi, con conseguente aumento del rischio di inondazioni, per esempio. Allo stesso tempo un aumento della temperatura globale rende zone caratterizzate da condizioni di siccità a diventare ancora più secche con potenziali e drastiche conseguenze sulle risorse idriche, nonché sull’agricoltura e le coltivazioni.

Abbiamo descritto qui solo alcuni degli effetti del riscaldamento globale sul ciclo idrologico, considerando sia quelli già in essere che quelli potenziali. E’ chiaro come questi effetti siano complessi, e come siano ampiamente variabili sia nello spazio che nel tempo. L’importanza di questi aspetti, soprattutto nell’ottica di fornire informazioni precise ed attendibili per i decisori politici, è altamente riconosciuta nell’ambito dell’IPCC. Per la prima volta il prossimo rapporto sulla fisica dei cambiamenti climatici (AR6 WGI), che uscirà nel 2021, avrà un intero capitolo dedicato agli effetti dei cambiamenti climatici sul ciclo idrologico nel quale tutti gli aspetti fisici potranno essere valutati in modo esaustivo. Da questo le conseguenze in termini di adattamento, vulnerabilita’ e mitigazione seguiranno e confluiranno nel rapporto sintetico sui cambiamenti climatici al quale parteciperanno tutti i gruppi di lavoro (“AR6 Synthesis Report: Climate Change 2022“).


Per approfondire:

SROCC (2019) IPCC Special Report on Ocean and Cryosphere

Adler RF, Gu G, Spaiano M, Wang JJ, Huffman GJ Global precipitation: Means, variations and trends during the satellite era (1979-2014)

Colucci RR, Guglielmin M Climate change and rapid ice melt: Suggestions from abrupt permafrost degradation and ice melting in an alpine ice cave

Holland PR, Bracegirdle TJ, Dutrieux P, Jenkins A, Steig EJ West Antarctic ice loss influenced by internal climate variability and anthropogenic forcing

Velicogna I, Sutterley TC, van den Broeke MR Regional acceleration in ice mass loss from Greenland and Antarctica using GRACE time-variable gravity data

Zeng Z, Peng L, Piao S Response of terrestrial evapotranspiration to Earth’s greening.