martedì 24 novembre 2015

L'Effetto Serra

Ciao a tutti amanti della Fisica!
 Poche settimane fa, l'Organizzazione Metereologica Mondiale ha rivelato che nel 2014 la quantità di gas serra presenti nell'atmosfera ha raggiunto un nuovo allarmante record. Quasi il 50% delle emissioni provengono da Cina e Stati Uniti, che hanno preso degli impegni per ridurre in maniera consistente il loro apporto al surriscaldamento globale (fonte).
 Questo non è certo il primo allarme climatico di cui sentiamo parlare. Sappiamo per certo che le emissioni di gas serra devono essere ridotte se vogliamo preservare l'ospitalità del pianeta che abitiamo. Ma cosa sono questi gas? Perché se ne parla così spesso? E soprattutto, in cosa consiste il famigerato Effetto Serra?

L'importanza dell'Effetto Serra

 Negli ultimi anni si è parlato molto di quest'effetto, che è stato quasi sempre descritto come un fenomeno dannoso per il pianeta. In realtà, l'Effetto Serra è di importanza fondamentale per l'esistenza della vita stessa, e diventa nocivo solamente oltre un certo limite.

L'escursione termica tra la zona d'ombra e quella visibile è notevole
 Come suggerisce il nome, si tratta di un aumento della temperatura media del globo. Questo è molto importante per noi, perché senza di esso la temperatura terrestre dovrebbe essere piuttosto simile a quella lunare: -170° di notte e 130° di giorno!

 Ciò ci suggerisce una seconda conseguenza dell'Effetto Serra: senza di esso subiremmo un'incredibile escursione termica tra il giorno e la notte. Un ulteriore risultato è quindi quello di ridurre considerevolmente lo sbalzo termico tra la faccia della Terra illuminata dal Sole e quella in ombra. E' chiaro quindi che senza quest'effetto la vita come la conosciamo non potrebbe esistere sulla Terra.

 In definitiva, l'Effetto Serra è un fenomeno tutt'altro che dannoso per il pianeta, ma va comunque tenuto d'occhio. Se le sue conseguenze venissero amplificate o ridotte, infatti, senza dubbio il clima ne risentirebbe. A dire il vero, la questione è ancora aperta: non è ben chiaro in che misura il surriscaldamento globale a cui stiamo assistendo sia dovuto ad un aumento dei gas serra nell'atmosfera. Ad ogni modo, questo non è un argomento da sottovalutare.

Come funziona l'Effetto Serra?

 Vediamo allora in cosa consiste quest'effetto. Dunque, il problema è questo: il Sole irradia troppa energia sul pianeta per poter sperare di sopravvivere al suo bagliore. Serve quindi qualcosa che ci schermi parzialmente dai suoi raggi. Al tempo stesso però, la superficie terrestre in ombra è estremamente fredda, quindi qualcosa deve fare in modo che del calore rimanga "intrappolato" nell'atmosfera anche quando questa non è più direttamente illuminata dal Sole.
 Quello che accade è grossomodo questo:
  1. Più del 50% dell'energia dei raggi solari viene riflessa dall'atmosfera e non raggiunge mai la superficie terrestre.
  2. L'energia restante arriva fino a Terra e viene assorbita. Il nostro pianeta si comporta infatti come un corpo nero, ovvero assorbe la radiazione che incide su di esso. Un primo punto importante è proprio questo: la superficie terrestre, a differenza dell'atmosfera, riesce ad assorbire la radiazione ad alta frequenza emessa dal Sole.
  3. Come conseguenza dell'aver assorbito energia solare, la superficie terrestre si scalda. Dato che, come abbiamo visto in precedenza, un corpo nero caldo emette radiazioni elettromagnetiche, anche la Terra comincerà ad irradiare energia. Le onde irradiate dalla superficie avranno però una frequenza minore di quelle provenienti direttamente dal Sole *(saranno raggi infrarossi) , e saranno quindi parzialmente assorbite dall'atmosfera.
  4. L'atmosfera terrestre si scalda per aver assorbito energia, e la temperatura globale aumenta.
  5. Parte dell'energia assorbita dall'aria viene riemessa sotto forma di onde elettromagnetiche, e viene nuovamente riassorbita dalla Terra. In questo modo la superficie si scalda di nuovo e ricomincia un nuovo ciclo.
 Grazie a quest'effetto noi siamo schermati dalla radiazione solare, ma al tempo stesso l'atmosfera rimane calda anche quando non è direttamente illuminata.

 Insomma, l'Effetto Serra ci permette di sopravvivere alle condizioni estreme imposte dal Sistema Solare.

Perché l'Effetto Serra può diventare pericoloso?

 I problemi connessi all'Effetto Serra dipendono dalla quantità di calore che può essere assorbita dall'atmosfera. Questa quantità è determinata dalla concentrazione di alcuni gas nell'aria. Maggiore è la loro concentrazione e maggiore sarà il calore immagazzinabile nell'atmosfera. A questi gas si da il nome di Gas Serra.

 Ecco qui una lista dei principali gas serra, ordinati dal più influente sul clima al più insignificante:
  • Vapore Acqueo, a cui si devono circa i due terzi dell'Effetto Serra
  • Anidride Carbonica (le ben note emissioni di CO2 da parte dell'uomo ne sono solo una parte)
  • Metano, presente in quantità minore, ma al contempo molto influente sul clima
 In condizioni normali, la quantità di calore nell'aria è tale da garantire le condizioni climatiche di cui abbiamo parlato prima. Ma cosa succede se la concentrazione di gas serra aumenta?

 Immaginiamo ad esempio che, a causa dell'inquinamento atmosferico, venga immessa nell'aria una modesta quantità di anidride carbonica. Supponiamo anche che questa quantità abbia come conseguenza diretta l'aumento della temperatura media terrestre di mezzo grado (ad esempio). In questo caso parliamo di Effetto Iperserra.

 Un minuscolo aumento di temperatura porterebbe a una serie di conseguenze così ampia che è impossibile identificarle tutte. Tra gli effetti più immediati, un incremento della temperatura dell'atmosfera aumenterebbe la velocità di evaporazione dell'acqua degli oceani. Da ciò consegue che la concentrazione di vapore acqueo nell'atmosfera aumenterebbe sensibilmente.
Ma, come abbiamo appena visto, il vapore acqueo è di gran lunga il gas serra più influente sul clima. Inoltre, l'aumento della temperatura dell'acqua porterebbe una considerevole frazione della CO2 in essa immagazzinata a diffondersi nell'atmosfera. La solubilità dell'anidride carbonica in acqua diminuisce infatti con l'aumentare della temperatura.

 Una seconda conseguenza, non altrettanto immediata, riguarda lo scioglimento dei ghiacci causato dall'aumento della temperatura atmosferica. Questo porterebbe a una serie incalcolabile di conseguenze, ma noi ci limiteremo a spiegare in che modo questo alimenterebbe ulteriormente l'Effetto Serra. Poco fa abbiamo spiegato che il clima terrestre sarebbe insostenibile se il 50% dei raggi solari non venisse riflesso dall'atmosfera. In realtà, parte dei raggi solari viene riflessa dalla superficie ghiacciata del pianeta. Ne deduciamo che, se la quantità di ghiacci dovesse diminuire la Terra assorbirebbe ancora più calore, con ovvie conseguenze.

 Infine, vale la pena di menzionare almeno una delle principali conseguenze dello scioglimento dei ghiacci. Con l'aumento delle temperature a latitudini sempre più prossime ai poli, la vegetazione sarebbe portata a propagarsi sempre più a nord. In breve, i ghiacci sarebbero lentamente sostituiti dalla vegetazione, che riflette in maniera molto meno efficente i raggi solari.

Insomma, in ultima analisi la temperatura terrestre sarebbe destinata ad aumentare ben più di mezzo grado **(mezzo grado sarebbe un aumento estremamente significativo della temperatura, ma ricordiamo che è solo un esempio) . Il processo quindi procederà fino a quando il clima non raggiungerà un nuovo stato di equilibrio tra calore assorbito e calore disperso.

 In breve, i mutamenti climatici dovuti alle variazioni nella concentrazione di qualche gas serra sono portati ad autoalimentarsi, così che il loro effetto risulta amplificato.

  Ma da dove proviene l'anidride carbonica che immettiamo costantemente nell'atmosfera? Gran parte di essa scaturisce dagli oceani e dalla respirazione degli animali. In effetti, ogni volta che espiriamo non facciamo altro che aumentare la quantità di questo gas serra. Al contempo però, le piante hanno bisogno di anidride carbonica per sopravvivere, e a loro volta convertono la CO2 nell'ossigeno che respiriamo durante la fotosintesi clorofilliana.

 Insomma, in natura gli scambi di anidride carbonica non sono affatto rari. Il problema comincia a farsi notare quando viene immessa nell'atmosfera più CO2 di quanta l'ambiente possa sopportarne. Questo gas in eccesso viene prodotto generalmente ogni volta che facciamo uso di un combustibile fossile, come petrolio o carbone.

La pioggia permette di smaltire il vapore acqueo in eccesso
 Ad ogni modo, come per ogni altro fenomeno riguardante il clima, è molto difficile fare chiarezza suli effetti provocati da un'aumento nella concentrazione dei gas serra nell'atmosfera.  La questione riguardante la pericolosità dell'effetto iperserra è ancora aperta. Certamente questo causa dei danni, ma non c'è accordo riguardo all'entità di questi ultimi. Tornando all'esempio precedente: è senz'altro vero che un aumento della temperatura atmosferica porta ad un aumento della velocità di evaporazione dell'acqua, ma al contempo l'atmosfera è in grado di smaltire il vapore acqueo in eccesso con le piogge. Inoltre una maggior concentrazione di vapore acqueo porta alla formazione di più nuvole, e quindi ad una maggiore riflessione dei raggi solari, con conseguente diminuzione della temperatura.

 In definitiva, il fenomeni che influenzano il clima sono moltissimi, e tutti legati l'uno all'altro, pertanto è molto difficile capire come viene regolata la temperatura atmosferica. Non possiamo trascurare il fatto che negli ultimi anni la temperatura media del pianeta si stia alzando, ed è probabile che questi cambiamenti climatici siano da imputare all'Effetto Serra.

Conclusioni

 Negli ultimi anni si sente parlare di continuo di cambiamenti climatici e di Effetto Serra. In quest'articolo abbiamo scoperto come funziona e quali sono i suoi effetti diretti sul clima. Tuttavia, non è ancora chiaro se il surriscaldamento globale sia da imputare totalmente all'Effetto Serra causato dall'uomo. Sembrerebbe piuttosto che i gas serra che emettiamo vadano ad aggiungersi ad altri fattori naturali che causano un aumento della temperatura. Si tratta comunque di un problema senza una risposta chiara, dato che il sistema da studiare è estremamente complesso. 

 Infine, nell'articolo ho trattato una serie di esempi, per cui ho utilizzato generalmente il condizionale: la temperatura aumenterebbe, i ghiacci si scioglierebbero,... Tuttavia molti di questi fenomeni si stanno effettivamente verificando, per cui la questione non va sottovalutata.
Grazie per aver letto fin qui,

Giulio



Immagini tratte da:
www.lentepubblica.it
tuttidentro.wordpress.com
http://www.meteoweb.eu/2012/01/tutta-la-verita-sulleffetto-serra-cose-come-si-origina-e-cosa-comporta/110012/
comune-info.net
giornalesm.com

2 commenti:

  1. Hai esposto un argomento molto interessante in modo semplice e comprensibile; volendo essere più precisi ti consiglio di perfezionare le percentuali e la spiegazione del bilancio radiativo terrestre! in ogni caso ottimo lavoro, ciaooo!

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    1. Ciao Dalmar9, e grazie per il commento!
      Certamente scriverò altri post sull'Effetto Serra in futuro, e seguirò certamente il tuo suggerimento!

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