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Articolo pubblicato il 17-02-2005
di Paola Franz
Numero 13 - Anno 2
17 Febbraio 2005
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 Zone polari sensori dei cambiamenti climatici - Intervista al Professor Giuseppe Orombelli
I ricercatori sono nella stragrande maggioranza concordi che il clima stia cambiando, che anche se non è provata in maniera ferrea la relazione aumento di CO2 - aumento di temperatura, essa è estremamente probabile, anche se ancora non quantificabile; inoltre in questi ultimi anni lo spessore e l'estensione del ghiaccio marino polare artico si sta riducendo e continuando con questo trend, i ghiacci polari artici potrebbero scomparire durante l'estate mentre l'Antartide sarebbe solo parzialmente interessato dallo scongelamento.
Foto: Antartide - Fototeca PNRA
C'è un crescente allarmismo per le catastrofi naturali: alluvioni, desertificazioni, disastri geologici, buco dell'ozono, variazioni climatiche ecc. che non sappiamo dove ci porteranno. Quanto questi eventi rientrano nella normalità dei cicli climatici del nostro pianeta e quanto invece sono provocati dall'azione umana invasiva? Per capire queste variazioni climatiche, fondamentali sono gli studi dell'Artide e dell'Antartide che hanno dimostrato la presenza di grandi differenze strutturali fra i due poli, con conseguenze ben diverse nel futuro dei due sistemi. Ne abbiamo parlato con il Professor Giuseppe Orombelli, dell'Università degli Studi di Milano Bicocca, Vice Presidente della Commissione Scientifica Nazionale per l'Antartide che ha fatto il punto sulle attuali conoscenze e sulle possibili future aspettative.
Si parla di riscaldamento globale della Terra. Qual è l'entità di questo aumento di temperatura?
"Negli ultimi cento anni vi è stato un aumento della temperatura media annua globale (indicata attorno ai 15°C) di 0,7°C. Quindi la Terra si sarebbe riscaldata di poco più di mezzo grado. Se andiamo sulle Alpi il riscaldamento è stato del doppio, cioè di 1,1°C; in certe zone polari, tipo la penisola Antartica, è stato cinque volte superiore, cioè 2,5°C. Le regioni polari sono più sensibili alle variazioni climatiche che non le fasce equatoriali, tropicali o di media altitudine. Ecco perché è importante vigilare in Antartide come pure nelle regioni del Polo Nord: lì i cambiamenti climatici sono più ampi e quindi più facilmente percepibili. Se andiamo nell'interno dell'Antartide sulla grande calotta, le temperature sono molto più rigide. A Dome C, per esempio, dove abbiamo fatto la perforazione a 3.300 metri di quota, la temperatura media annua è -55°C. Dove fa enormemente freddo piccoli cambiamenti non si percepiscono, che faccia -56°C o -54°C non cambia nulla. Le cose hanno un significato ben diverso quando ci si approssima a regioni in cui la temperatura media annua è vicina allo 0°C, allora vuol dire o ghiaccio o acqua. Dove siamo a temperature limite tra la fase solida e la fase liquida, un cambiamento anche piccolo ha conseguenze notevolissime".
Cosa si può prevedere possa accadere a livello dei poli?
"I ghiacci marini artici sono esposti a rischio, mentre quelli circumantartici hanno una forte oscillazione stagionale perché non sono bloccati da continenti; sono legati alla terraferma su una sponda, ma sull'altra sono in oceano aperto, quindi praticamente ogni anno vanno via e si riformano l'anno successivo, sono ghiacci stagionali o annuali. Solo eccezionalmente, in talune baie più protette, esistono ghiacci marini più persistenti; comunque, il ghiaccio marino che si espande e si contrae enormemente intorno all'Antartide con ritmo stagionale, per ora non denuncia delle variazioni significative.
Variazioni che invece sono denunciate, soprattutto in questi ultimi anni, dal ghiaccio marino polare artico, dove si riducono lo spessore e l'estensione: continuando con questo trend, i ghiacci polari artici potrebbero scomparire durante l'estate, ciò costituirebbe una cosa totalmente nuova.
Anche se sappiamo che in passato i ghiacci marini polari sono cambiati. Durante il periodo caldo medioevale, quando ci fu l'espansione dei vichinghi, Eric il Rosso, figlio di un esule norvegese in Islanda, scoprì la Groenlandia nel 982 (e il nord America fu scoperto dai Vichinghi prima che da Colombo) perché le vie ad alta latitudine erano più sgombre dai ghiacci marini".
Perché le zone polari rappresentano dei sensori per i cambiamenti climatici? Quali sono le differenze tra le due zone?
"L'Antartide è uno dei luoghi chiave degli equilibri ambientali della Terra. Il nostro pianeta è organizzato in due emisferi tra di loro alquanto differenti.
La regione polare dell'emisfero settentrionale, il così detto Polo Nord, è un bacino oceanico circondato quasi interamente da masse continentali e ricoperto pressoché continuamente da ghiaccio marino, cioè da una sottile crosta di pochi metri di ghiaccio che deriva dal congelamento dell'acqua marina e che su di questa galleggia, separando l'oceano sottostante dal contatto con l'atmosfera. Ne deriva che, malgrado ci sia ghiaccio, siamo in un ambiente oceanico marino. La temperatura è meno profondamente acuta che non nell'emisfero opposto. I ghiacci marini dell'emisfero nord sono relativamente stabili, hanno una importante, ma non completa, oscillazione stagionale, perché sono in qualche misura protetti dai continenti che li circondano, quindi il vento e il moto ondoso non riescono a sgombrarli interamente durante la stagione estiva, per cui la copertura è permanente, infatti, si parla di ghiacci marini pluriennali perché sopravvivono al ciclo stagionale e si ispessiscono.
A sud abbiamo un continente circondato dall'oceano, percorso da una corrente oceanica continua che ruota da ovest verso est e così pure i venti. C'è una circolazione secondo i paralleli che costituisce una decisiva barriera termica che impedisce il contatto delle masse d'aria delle medie e basse latitudini equatoriali, quindi calde, con le regioni polari che vengono ad essere totalmente separate. Ciò ha portato ad un raffreddamento brutale di questa zona. La presenza di una struttura continentale ha permesso lo sviluppo di una calotta glaciale che non ha lo spessore di pochi metri, come i ghiacci marini del Polo Nord, ma arriva fino ad oltre quattro chilometri di ghiacci di origine atmosferica, cioè neve. In alcuni punti sfiora i cinque chilometri; lo spessore medio di questo piastrone di ghiaccio, che ha delle dimensioni superiori a quelle dell'Europa, è di oltre due chilometri. Questa massa di ghiaccio porta l'Antartide a diventare il continente con la quota media più elevata, quindi siamo già in un posto freddo e per di più il continente è molto alto, quindi ancora più freddo.
Questa antinomia tra i due emisferi determina delle differenze climatiche tra loro visibili in tutti i parametri climatici principali: dalle pressioni, alle temperature, alla circolazione atmosferica e così via. Quindi i due emisferi hanno condizioni climatiche diverse".
Che temperature si raggiungono nei due emisferi?
"L'isolamento, la barriera termica della circolazione oceanica, la presenza di una calotta glaciale, il suo spessore, fanno si che in Antartide si raggiungano temperature più profonde, più basse che non nell'emisfero nord. Il record è di quasi -90°C (-89,6°C), temperature invernali di -70°C sono comuni.
Nell'emisfero nord le temperature minime non sono quelle del Polo, perché questo è sull'oceano che rappresenta una sorgente di calore, ma si raggiungono in Siberia, cioè molto più ad oriente dove c'è una grande massa continentale e c'è più differenza di temperatura media annua tra la Norvegia settentrionale e la Siberia orientale, che non tra il Polo Nord e l'equatore, cioè ci sono dei gradienti longitudinali di temperatura a quelle latitudini molto più forti di quelli latitudinali, legati al contrasto oceano-continente. In Siberia si arriva intorno ai -70°C, mentre al Polo Nord è meno acutamente freddo perché le masse d'acqua sottostanti non scendono sotto i -2°C, l'acqua di mare con salinità normale congela a -1,8°C, quindi tutta la massa oceanica che non congela rimane un serbatoio di calore. Il contrasto tra continente e oceano è legato al fatto che sui continenti la radiazione solare non può penetrare in profondità, è tutta assorbita in superficie; il continente si riscalda violentemente e si raffredda violentemente. Negli oceani la radiazione solare penetra in profondità fino a un centinaio di metri; l'acqua ha una capacità di immagazzinare calore maggiore delle rocce, si riscalda lentamente e si raffredda lentamente cedendo calore, ecco perché in prossimità del mare il clima è più temperato che nell'interno di un continente.
Quindi l'Antartide rappresenta una situazione unica sul nostro pianeta, nella macchina del clima terrestre ha il ruolo di un grande refrigeratore, di un grande produttore di freddo. I contrasti termici sulla Terra sono legati al fatto che la fascia equatoriale, ricevendo energia solare in quantità superiore a quella che può perdere verso gli spazi esterni, ha un bilancio energetico positivo, mentre le aree polari, ricevendo meno calore di quanto non ne irradiano, presentano un bilancio termico negativo".
Foto: Antartide - Fototeca PNRA
"Per compensare queste differenze c'è un meccanismo di trasferimento di calore dalla fascia equatoriale verso i poli che avviene tramite la circolazione atmosferica e oceanica. I contrasti termici regolano tutto il sistema climatico, quindi il fatto che ci sia un polo del freddo così profondo, dà luogo ad una dinamica del sistema climatico più vivace. In particolare intorno all'Antartide c'è una fabbrica di acqua fredda densa che scende in profondità negli oceani, è uno dei motori della circolazione termoalina, cioè di quelle grandi correnti oceaniche non superficiali, ma che interessano spessori notevoli dell'oceano stesso, legate a piccole differenze di densità, a loro volta dipendenti da differenti temperatura e salinità, che circolano e trasportano calore. L'inabissarsi di acqua fredda alimenta il volano della circolazione, in particolare alimenta la circolazione delle acque più superficiali e più calde che trasportano calore alle alte latitudini.
L'altro luogo dove si fabbrica acqua densa è il nord Atlantico, tra la Groenlandia e la Scandinavia; in quella zona arrivano acque più superficiali calde, si raffreddano, divengono più dense, si inabissano; questa è un'altra spinta al volano. Finché esiste questa circolazione oceanica si ha trasporto di calore dalle regioni calde verso le regioni fredde.
Da questo dipende in parte la distribuzione dei diversi climi sul nostro pianeta che deriva dall'ineguale riscaldamento della fascia equatoriale rispetto a quelle polari, ma poi nel dettaglio da come il calore è trasportato e distribuito, in maniera non uniforme. L'Antartide è uno dei luoghi che controllano attualmente questo sistema. Questo per quanto riguarda il clima attuale. Tutto quello che succede in Antartide ha un'influenza su tutto il pianeta; per questo motivo si guarda con attenzione se qualcosa cambia in quella zona".
Quali meccanismi sono coinvolti nelle variazioni climatiche globali?
"Nelle aree polari agisce un particolare meccanismo di feedback, di retroazione positiva, che è il feedback ghiaccio-albedo. Se si raffredda leggermente il clima sul pianeta si estende il manto nevoso e il ghiaccio nelle regioni polari, così facendo aumenta l'albedo, cioè la percentuale di radiazioni solari che viene riflessa nello spazio; quindi, se fa freddo, la terra si ricopre di neve e ghiaccio che riflettono indietro nello spazio più energia solare, provocando un raffreddamento ulteriore. Il sistema climatico ha molti feedback, ha molti meccanismi di retroazione, taluni negativi, cioè che contrastano il cambiamento, altri positivi che lo facilitano e che rendono il sistema molto complesso e delicato. Le regioni polari, così come se si raffreddano coprendosi maggiormente di neve diminuisce la temperatura ulteriormente, se si riscaldano, il manto nevoso si contrae, i ghiacciai si contraggono e le regioni polari si riscaldano ulteriormente".
In Antartide nei pressi della base italiana "Stazione Mario Zucchelli" quest'anno per la prima volta la banchisa utilizzata come aeroporto ha iniziato a sciogliersi con un mese di anticipo. Sempre nel Mare di Ross, vicino alla nostra base, c'è stato il problema della possibile collisione tra l'iceberg chiamato B15 A, di circa due milioni di tonnellate, e la lingua del ghiacciaio galleggiante Drygalski. Qual è il significato di questi eventi?
"Le regioni marginali dell'Antartide con il riscaldamento in corso nel XX secolo sono entrate in crisi e l'effetto più clamoroso è stato il collasso di alcune piattaforme di ghiaccio galleggianti nella penisola antartica. Se i ghiacciai antartici scendono in coste aperte si producono delle lingue galleggianti che poi vengono dissipate dalle maree e dal moto ondoso.
Quando, invece, giungono al mare nelle zone protette, nelle baie, formano delle piattaforme di ghiaccio galleggianti ancorate alle sponde, avviene cioè come se il ghiacciaio si allargasse a formare un piastrone galleggiante sul mare che fonde un po' alla base, ma essendo l'acqua marina inferiore a zero gradi la fusione è ridotta e dal fronte delle piattaforme si distaccano gli iceberg. Vi sono due enormi piattaforme, ciascuna più estesa della Francia, che però sono a latitudine piuttosto bassa e quindi in condizione di stabilità; da queste si staccano i grandissimi iceberg tabulari, fra cui quello che si è separato dalla piattaforma galleggiante di Ross, che ha spessori di ghiaccio che vanno da 1.000 metri all'interno a due-trecento metri alla fronte; un tavolato di ghiaccio meteorico, che scivola e galleggia sul mare.
Una delle tante particolarità è che l'estensione della calotta antartica è delimitata non da condizioni climatiche ma dal livello del mare; se quest'ultimo si abbassasse i ghiacciai si estenderebbero ancora fino ad oltre mille metri sotto il livello marino. È la densità del ghiaccio che è minore di quella della fase liquida dell'acqua che ne costringe il galleggiamento e quindi blocca l'estensione del ghiacciaio in mare.
Alcune piccole piattaforme di ghiaccio, ma enormi rispetto ai nostri ghiacciai alpini, nella penisola antartica sono improvvisamente collassate in questi ultimi anni, si sono fratturate e nel giro di una stagione sono scomparse. A memoria d'uomo, che non è molto lunga, circa un secolo, questo fatto non era mai stato osservato. Naturalmente il collasso di queste piattaforme è preoccupante perché i ghiacciai che le formano sono anche in qualche maniera da esse bloccati, ridotti nella loro velocità di sbocco in mare; se le piattaforme scompaiono, la velocità dei ghiacciai aumenta immediatamente e quindi vengono scaricati più iceberg, più acqua entra in mare che contribuisce alla risalita del livello dell'oceano. Vi sono sintomi in Antartide che ci sia un'accelerazione di alcuni, non di tutti, i ghiacciai che sboccano in mare. Questo è un altro segnale preoccupante che viene dall'Antartide. C'è stato un riscaldamento climatico nelle zone periferiche molto elevato, più che altrove; la conseguenza è stato il collasso delle piattaforme galleggianti. In queste zone di limite, siamo a latitudine piuttosto elevata perché la penisola antartica si spinge molto a nord. Il cuore dell'Antartide, quello che è formato da quell'enorme piastrone di cui si diceva, è invece fermo immobile; probabilmente da milioni di anni non ha conosciuto variazioni importanti".
Come entra in gioco l'uomo nelle variazioni climatiche generali?
"Quando si ragiona di variazioni climatiche ci sono molte cause che entrano in gioco; si tratta di vedere quale ruolo esse hanno, cioè quale è il rapporto tra le dimensioni delle cause e quelle degli effetti prodotti.
Nella storia della terra la ciclicità nei cambiamenti climatici è cambiata e questo è un altro dei problemi che si vuol risolvere perché si ha sempre paura che sotto questo fenomeno stiano i gas ad effetto serra, che sono lo spauracchio attuale. Che alcuni cercano di attenuare o di nascondere sotto il tappeto ma che sono viceversa una delle cause che attualmente la comunità scientifica ritiene responsabile.
È giusto parlare di cause naturali, ci sono sempre state. Il fatto nuovo è che c'è in circolo qualche cosa di diverso rispetto al passato: l'uomo sta facendo un esperimento climatico sulla terra di cui non conosce le conseguenze. Sta cambiando le caratteristiche dell'atmosfera.
Per fortuna le cambia anche in molte direzioni contrastanti per cui l'effetto è spesso meno violento, perché alcune cause agiscono in una direzione e altre in altra, ma comunque sta cambiando le carte in tavola quindi il gioco della natura, che per altro è potentissimo, non è più quello di prima e allora se noi andiamo ad aggiungere una causa ad un sistema già complesso possiamo innescare qualche cosa di improvviso che altrimenti non si sarebbe prodotto.
Questa è una delle preoccupazioni. Senza fare nessun terrorismo, con la massima cautela, però bisogna dire quello che è accertato. Oltre alla variazione dei parametri orbitali, cause astronomiche, vi sono altre concause che determinano i cambiamenti climatici, i famosi feedback di cui le dicevo, che interagiscono e fanno comportare il sistema climatico in una maniera non lineare, cioè ad ugual forza applicata non corrisponde uguale effetto risultante, e questi feedback sono: ghiaccio- albedo, lo abbiamo già citato, gas ad effetto serra e quello delle polveri in sospensione.
Dagli studi fatti in Antartide è stato dimostrato che ogni qual volta aumenta la temperatura, aumenta la CO2 e aumenta il metano che sono due gas ad effetto serra, viceversa quando aumenta la temperatura diminuiscono le polveri sospese. Allora questi parametri: temperatura, polveri sospese, gas serra cioè metano e CO2, sono tra di loro legati perché variano sempre insieme. In opposizione di fase o in concordanza di fase, ma insieme. Ci sono delle connessioni.
La solubilità della CO2 nell'acqua aumenta col diminuire della temperatura, la sua presenza sul nostro pianeta è circa costante, ma si distribuisce nei diversi serbatoi in maniera disuguale. I serbatoi sono: l'atmosfera, dove ha la funzione di gas ad effetto serra, l'oceano dove è dissolta, la biosfera cioè la vita, le piante, gli animali, i suoli, in cui viene intrappolata dalla fotosintesi clorofilliana e così via. E poi vi sono dei serbatoi fossili dove era intrappolata, ma ultimamente l'uomo bruciando carbone e petrolio la sta rimettendo in circolo".
Che quantità di gas serra immettiamo nell'ambiente? E quanto incide sulle variazioni climatiche?
"Quando parliamo di gas serra intendiamo sempre quantità minime, la CO2 si misura in parti per milione e dal valore tipico preindustriale di 280-300 parti per milione si è passati ad oltre 370. Il metano da valori preindustriali intorno a 700 è passato a 1.600 ed è più che raddoppiato, ma il metano è ancora meno comune della CO2, si misura in parti per miliardo. L'effetto combinato di metano, CO2 e altri gas immessi dall'uomo viene stimato in 2,5 watt per metro quadro che è dell'ordine di un centesimo di variazione rispetto al bilancio termico normale, ma il sistema climatico terrestre è tale per cui piccole cause producono conseguenze molto più ampie delle dimensioni delle cause stesse perché hanno in se meccanismi moltiplicatori".
Si sente dire che non c'è accordo tra i ricercatori sulle responsabilità dell'attività antropica sui cambiamenti climatici, lei che ne pensa?
"Il 90%, forse più, dei ricercatori che si occupano esplicitamente di questo argomento sono sostanzialmente d'accordo, in tutto il mondo, America compresa che il clima stia cambiando, che anche se non è provata in maniera ferrea la relazione aumento di CO2 - aumento di temperatura, essa è estremamente probabile, anche se ancora non quantificabile; sui maggiori periodici scientifici (Nature e Science per citare i principali) continuano ad arrivare affermazioni in questo senso, quindi non si puo' dire: non occupiamocene perché i ricercatori non sono d'accordo! Coloro che sostengono il contrario, potrebbero anche aver ragione, ma sono la minoranza; non si può dire che non ci sia sostanziale consenso nella comunità scientifica".
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Autore:
Paola Franz
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