L’effetto serra

di Marco Rocchetto

L’effetto serra è causato dal fatto che il vapore acqueo, l’anidride carbonica, il metano e altri gas presenti nell’atmosfera, sono trasparenti alla radiazione visibile che arriva dal sole, ma assorbono la radiazione infrarossa (il calore) emessa dalla superficie terrestre che viene poi riemessa in tutte le direzioni. Parte di questa radiazione infrarossa ritorna dunque alla superficie, aumentando la temperatura superficiale che si avrebbe in assenza di atmosfera.

È importante tenere presente che l’effetto serra non è affatto antropogenico.  Esso è infatti essenziale per mantenere la terra ad una temperatura che permette la vita sul nostro pianeta. Senza l’effetto serra la temperatura media globale sarebbe di oltre venti gradi inferiore. Il vero problema è l’innalzamento della concentrazione di gas serra che provoca un’intensificazione dell’effetto serra. È importante far notare che la difficoltà nel comprendere il cambiamento climatico sta nel fatto che l’essere umano sta modificando l’atmosfera introducendo piccole perturbazioni in un sistema molto complesso.

effettoserra

Lo scambio di anidride carbonica tra la superficie terrestre e l’atmosfera è infatti un meccanismo molto difficile, ma – cosa fondamentale – è naturalmente in equilibrio. La quantità di anidride carbonica rilasciata nell’atmosfera dagli oceani e dalla biosfera è bilanciata dalla fotosintesi, dall’assorbimento  degli oceani, dalle precipitazioni. Questo equilibrio ha permesso alla concentrazione di CO2 di rimanere pressochè invariata nei millenni.

Come è possibile apprezzare dal grafico, sono le attività umane a creare uno scompenso a questo equilibrio. Nonostante la percentuale di anidride carbonica emessa dall’uomo sia di gran lunga inferiore a quella emessa – per esempio – dalla respirazione delle piante, non c’è alcun meccanismo di feedback che permette di equilibrare questa alterazione. L’effetto immediato è che la temperatura media globale aumenta poiché l’effetto serra incrementa.

 

Nubi e particolati

Non sono solo i gas serra a giocare un ruolo primario nell’atmosfera. Le nuvole sono un altro familiare componente dell’atmosfera, che intercettano un ampia sezione della radiazione elettromagnetica, sia nel visibile che nell’infrarosso. Diversi tipi di nuvole possono per esempio assorbire, riflettere o rifrangere la luce solare proveniente dallo spazio, oppure la radiazione infrarossa proveniente dalla superficie terrestre.

Meno conosciute e studiate sono i particolati atmosferici, particelle solide di dimensione inferiore al micron (1 millesimo di millimetro) ed invisibili all’occhio umano, conosciute anche col nome di areosol. Ogni centimetro cubo di atmosfera contiene 100-1000 di queste particelle. Queste particelle sono generate sia naturalmente che dall’uomo, e comprendono polvere, fumo e cenere, sale marino e particelle di acqua, polline e batteri. Negli ecosistemi urbani questi particolati sono spesso menzionati per definire il livello di inquinamento atmosferico, e dunque includono fumi di scarico, bombolette spray ecc.

È stato determinato che l’effetto diretto di queste particelle nel bilanciamento della radiazione solare ha un effetto negativo sulla temperatura media, andando a diminuire l’effetto del riscaldamento globale.

È tuttavia importante considerare l’effetto indiretto che la presenza o meno di queste particelle provoca sull’atmosfera. I particolati controllano infatti le proprietà delle nuvole. Una visione semplicistica della formazione delle nuvole è che l’acqua condensa quando la temperatura dell’aria scende al di sotto del cosiddetto punto di rugiada (dew point in inglese), che è la temperatura al di sotto della quale il liquido condensa dal vapore acqueo disponibile. Tuttavia perché la nucleazione della goccia d’acqua possa avvenire c’è bisogno di un “seme”, chiamato centro di condensazione. Questo seme è per l’appunto una particella di areosol preesistente. Non tutti i particolati possono costituire dei centri di condensazione: dipende dalla loro grandezza e dalla composizione chimica. Le proprietà di una nuvola sono perciò determinate dal numero di particolati presenti nell’aria circostante e dalla loro composizione chimica. Questo è importante perché le nuvole formate da particelle più piccole riflettono più radiazione e hanno una vita più lunga rispetto a nuvole composte da particelle più grandi. Questo effetto è chiamato effetto Twomey, o effetto indiretto dei particolati sul clima, che è dunque fortemente influenzato dalle attività umane.