Il cambio climatico: la bocciatura di Milankovitch e le equazioni che non tornano…

Il problema del cambio climatico è nato con la moderna climatologia. In un certo senso è una scomoda eredità lasciataci dai geologi, geofisici, astronomi, botanici e storici.

Il cambio climatico nel passato più o meno recente era stato un elemento fondamentale della vita del pianeta e dell’uomo stesso (basti pensare alle condizioni climatiche che hanno generato le Dolomiti ed il loro clima odierno).

Alternanze di periodi caldi e periodi freddi (es. le fasi glaciali ed interglaciali delle aree prealpine) inducevano a pensare alla ciclicità del clima. Siccome si sapeva che il motore che fornisce energia all’intero ecosistema terrestre (atmosfera, idrosfera, geosfera e biosfera) è determinato dalla quantità di radiazione che arriva sulla Terra, le cause ritenute come più importanti e cicliche nel cambio climatico furono ritenute quelle astronomiche.

In particolare furono indagati i motivi che determinano la diminuzione di produzione della radiazione (costante solare) o del suo diminuito valore in arrivo al suolo.

Da molto tempo era chiaro che l’attività della nostra stella, e quindi la variazione della sua costante, era in diretto rapporto con zone più scure della fotosfera solare (parte più esterna del sole) chiamate macchie. In particolare esiste una corrispondenza diretta fra il numero delle macchie e l’attività solare (maggiore il numero, più elevata l’attività solare).

Un passo importante fu compiuto da Wolf che riuscì a stabilire, attraverso l’analisi giornaliera delle macchie per più di due secoli (attraverso un numero indice), un ciclo con durata media di circa 11 anni. Inoltre pose in diretta dipendenza la variazione delle macchie solari con le variazioni climatiche terrestri. Sempre considerando le macchie solari si è poi visto che si potevano determinare periodicità di tipo superiore. Il ciclo scoperto sarebbe di circa 80 anni anche se la cautela, vista l’esiguità del campione (osservazioni giornaliere del sole sono disponibili solo dal ‘600) impone ulteriori verifiche.

Ad esempio in contrasto con il ciclo di 80 anni è il cosiddetto “minimo di Maunder”, un periodo dal 1645 al 1715 che ha fatto riscontrare valori abnormemente bassi di macchie solari. ( Fra l’altro “il minimo di Maunder” corrispose alla fase più intensa della “piccola glaciazione” dell’emisfero nord).

Altre evidenze fanno sospettare l’esistenza di cicli di durata ancora maggiore di quello di 80 anni. Altro argomento che ha interessato geofisici ed astronomi, per i possibili riflessi sulla meteorologia e sulla vita terrestre, è il vento solare.

Il sole dalla sua corona, oltre ad emettere radiazioni, perde costantemente parte della sua massa nello spazio interplanetario (la cui densità diminuisce con l’aumentare della distanza).

La velocità delle particelle del vento solare è molto alta (compresa tra i 200 ed i 900 km/s.) ed anche le temperature sono molto elevate (tra le migliaia ed il milione di gradi). Infine il numero di particelle emesse, dotate anche di un complesso campo magnetico, varia fra i cento milioni ed i dieci miliardi di particelle per centimetro quadrato per secondo. La Terra essendo ad una sola unità astronomica dal sole, è investita costantemente dal vento solare (vedi deformazione della magnetosfera terrestre).

Oltre a determinare fenomeni spettacolari (ad es.le aurore boreali sono interazione fra le particelle atmosferiche terrestri e quelle solari), gli studi sulle possibili connessioni tra vento solare e fenomeni meteorologici non hanno però fornito risultati soddisfacenti.

Oltre ai più noti movimenti di rotazione e di rivoluzione, la Terra ne possiede anche altri che sono in grado di alterarne la geografia (ad es. la precessione degli Equinozi potrebbe anche essere la causa dello spostamento dei poli) o di cambiare la quantità di radiazione che arriva alla Terra.

Tentativi in questo senso sono stati fatti, fra gli altri, da Croll e da Milankovitch. Il secondo, molto più noto, considerava le costanti astronomiche direttamente implicate nella variazione climatica (precessione degli equinozi, variazione dell’obliquità, eccentricità dell’orbita, variazione afelio-perielio). La curva costruita con questi dati rappresentava le variazioni di temperatura estiva (a varie latitudini per l’era quaternaria). Ai punti di minimo corrispondevano i periodi glaciali, a quelli di massimo i periodi interglaciali. Dopo un’entusiastica accoglienza e dopo qualche tentativo di modifica anche il metodo proposto da Milankovitch è stato accantonato.

I vulcani sono emettitori naturali di materiali (gas, liquidi e solidi). Fra i gas risultano importanti l’anidride carbonica ed il vapore acqueo. I solidi sono costituiti da materiali piroclastici (ceneri, lapilli, bombe, etc.). I liquidi (lave) ed il vapore acqueo hanno importanza locale o al più regionale,le altre sostanze emesse invece sono state considerate determinanti nel cambiamento climatico globale. La loro influenza, rispetto al clima, è esattamente opposta.

Come si è detto in altre occasioni, l’anidride carbonica essendo un gas serra contribuisce ad aumentare la temperatura mentre materiali piroclastici più minuti (ceneri), limitando l’assorbimento della radiazione solare, sono invece responsabili della diminuzione della temperatura. In particolare è stata considerata più incidente l’emissione di ceneri. (ndr: vedi nota) Infatti, mentre per l’aumento di anidride carbonica si può supporre una certa capacità da parte del mare di maggiore assorbimento, non è individuabile un meccanismo compensativo analogo per le ceneri.

Alcuni studiosi hanno cercato di far coincidere fenomeni come le glaciazioni, o l’estinzione dei dinosauri, con parossismi di natura esplosiva legati ad intensa attività orogenetica. D’altronde, testimonianze di intensa attività esplosiva sono abbondantemente documentate negli strati geologici di tutto il mondo.

In tempi storici, 1883, si è assistito all’eruzione dell’Anak Krakatoa, le cui ceneri vulcaniche (calcolate in 20 km3), trascinate dalle correnti atmosferiche, hanno fatto il giro della Terra numerose volte determinando, secondo stime, una diminuzione della temperatura annua globale (1884) di 0,5 °C.

Le metodiche dell’analisi statistica permettono di analizzare gli effetti di un dato fenomeno senza porsi il problema delle cause. L’analisi statistica ha una sua logica che prescinde dalla natura stessa degli oggetti in esame. Un po’ brutalmente si afferma che ad uno statistico non interessa se la sua analisi riguarda i vivi od i morti.

Il considerare solo i valori ha l’indubbio vantaggio di salvaguardare dai pregiudizi scientifici anche se la tendenza in qualcuno è quella di far tornare i conti. Tra i tanti tentativi di evidenziare ciclicità attraverso l’analisi statistica si può ricordare, a cavallo tra l ‘800 e il ‘900, Bruckner.

Bruckner pensava di avere individuato (metodo dell’approssimazione delle medie) cicli di 35 anni, alternativamente freddi e caldi. Approfondendo si è visto che tali cicli erano quanto mai artificiosi (anche se qualche cultore dei cicli di Bruckner ancora esiste). Oscillazioni nella circolazione generale Nei processi stocastici, come è il sistema meteorologico, è fondamentale la conoscenza della storia del processo stesso.

Così non deve stupire che fino a non molto tempo addietro, fosse più facile prevedere il comportamento giornaliero del sole che non prevedere il tempo sulla Terra (come abbiamo ricordato si ha buona documentazione sul sole a partire dal ‘600). Le vicende climatiche terrestri direttamente documentate appartengono invece alla storia recente (misure continue sono disponibili per 150 stazioni solo per circa 200 anni).  Le altre evidenze (storiche, glaciologiche, dendroclimatologiche, geologiche, altro) sono indirette e frammentarie e non sempre confrontabili fra di loro. Inoltre solo abbastanza recentemente si è potuto investigare sistematicamente l’atmosfera (palloni sonda e satelliti, oltre alle misure sugli strati più prossimi al suolo da parte dei vari tipi di radar).

Anche sull’idrosfera, che risulta avere meccanismi simili all’atmosfera e costituisce la più importante interfaccia con il sistema climatico, si è avuto un notevole progresso della conoscenza solo recentemente, anche se le correnti oceaniche sono note da tempo, grazie allo sviluppo dei satelliti artificiali.  A partire dai decenni scorsi si sono raccolti i dati di circolazione atmosferica, soprattutto pressione atmosferica al suolo ed in quota, e delle temperature di mari ed oceani e grazie a questi, si sono scoperti importanti indicatori per capire e prevedere fenomeni conosciuti ma non ben capiti (basta citare l’esempio del Nino e della Nina).

Dunque? Il sistema è ancora troppo complesso per semplificarlo con la banale equazione: più gas serra in circolazione =più calore in atmosfera!

Autore : Alessio Grosso  FONTE

NOTA

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