Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


lunedì 19 ottobre 2015

Riscaldamento globale: quant'è esattamente il calore generato dall'attività umana?

Da “Resource Crisis”. Traduzione di MR



Spesso è difficile visualizzare quello che stiamo facendo al nostro pianeta. Ma un semplice calcolo mostra che l'effetto serra generato dai combustibili fossili può essere visto come l'equivalente di accendere più di un centinaio di stufette elettriche da 1kW per ogni essere umano sulla Terra. E non le possiamo spegnere!


Di Ugo Bardi

Se guardate il modo in cui i climatologi descrivono il riscaldamento globale vedrete che usano molto il termine “forzante”. Cioè, l'effetto aggiuntivo delle attività umane al naturale riscaldamento da parte della luce solare. Non tutte le forzanti aumentano le temperature, alcune tendono a ridurle; per esempio, il particolato atmosferico. Il risultato complessivo viene chiamato “disequilibrio” o “forzante netta”.

Potete pensare ad una forzante in termini di qualcuno che cerca di spostare una persona che non vuole muoversi. Se la persona che spinge è più forte, la forza netta risultante causerà che la persona viene spinta a muoversi. Nel caso del clima, le forzanti di riscaldamento sono più forti di quelle di raffreddamento e il risultato netto è un aumento della temperatura. Man mano che continuiamo ad emettere CO2 ed altri gas serra nell'atmosfera, la forzante serra aumenta, come vedete nella figura sotto (Hansen 2011).





In questa figura, le forzanti sono misurate in termini di W/m2 (watt al metro quadro), come viene fatto generalmente nella scienza del clima. Sfortunatamente, si tratta di un tipo di unità che non trasmette la sensazione della dimensione di ciò che stiamo facendo al pianeta. Pochi watt per metro quadrato equivalgono più o meno ad una singola lampadina da albero di Natale e questo non sembra preoccupante. Ma, se si tiene conto dell'effetto su tutto il pianeta (510 milioni di km2), allora la forzante complessiva è gigantesca. Dalla figura di Hansen si può calcolare qualcosa come 1500 TW (terawatt, o trilioni di watt) di forzante dei gas serra e circa 500 TW di forzante netta. Questi numeri variano a seconda di quali fattori vengono considerati. Per esempio Zhang e Caldeira (2015) considerano l'effetto del CO2, da solo, e calcolano un forzante di 1,57 W/m2, cioè circa 800 TW. (Per ulteriori dati, vedete anche Steve Easterbrook e Dana Nuccitelli et al.).

In ogni caso, stiamo parlando di numeri enormi, almeno di centinaia di TW. Come paragone, pensate che l'energia primaria generata dalla combustione di combustibili fossili è di circa “soli” 15 TW e praticamente alla fine viene tutta trasformata in calore. Quindi il riscaldamento serra indiretto è di 1-2 ordini di grandezza maggiore. Potremmo anche confrontarlo con l'irradiazione solare totale che arriva alla superficie della Terra, circa 90.000 TW (Szargut 2003). L'effetto del sole è molto maggiore della forzante umana, ma non tanto più grande da considerare trascurabile la seconda. Così, non sorprende che le attività umane stiano causando un riscaldamento rilevabile su tutto il pianeta.

Notate anche che abbiamo parlato solo dell'effetto della forzante attuale. Ma mentre il calore proveniente dai combustibili fossili viene rapidamente dissipato, il CO2 rimane nell'atmosfera per lungo tempo, una parte rimarrà per decine di migliaia di anni ed oltre (Archer 2005). E questo CO2 continuerà a scaldare la Terra per un effetto totale che Zhang e Caldeira (2015) stima essere circa 100.000 volte più grande dell'effetto termico diretto della combustione che l'ha creato.

A questo punto possiamo provare a visualizzare questi valori confrontandoli a qualcosa di familiare. Come ordine di grandezza, prendiamo il numero calcolato dall'articolo di Zhang e Caldeira, cioè una forzante di 800 TW risultato del solo CO2. Ciò corrisponderebbe a 800 miliardi di stufette elettriche da 1 kW l'una, accese tutte insieme.

Considerando che ci sono più di sette miliardi di persone sulla terra, potremmo pensare che la forzante del CO2, da sola, equivalga all'accensione da parte di ognuno di noi di cento stufette elettriche da 1kW l'una. La forzante netta – il calore reale che viene aggiunto all'atmosfera – è più piccola, ma il quadro generale non cambia: possiamo visualizzarla come corrispondente a 250-400 miliardi di di stufette, circa 50 per persona. E, se vogliamo rendere il numero delle stufette proporzionale al consumo di energia, alle persone che vivono nel ricco occidente dovrebbero corrisponderne molte di più. Immaginate ogni casa del vostro quartiere con centinaia di stufette elettriche accatastate in giardino, tutte accese al massimo, ed avrete un'idea di quello che stiamo facendo al nostro pianeta.

Così, abbiamo alzato il termostato ed ora scopriamo di non poterlo più abbassare e nemmeno di poter spegnere il riscaldamento. (perlomeno non facilmente come si possa spegnere una stufetta elettrica). Il meglio che possiamo fare, per il momento, è evitare di aggiungere troppe stufette a quelle che sono già accese. Anche questo sembra essere estremamente difficile, ma possiamo almeno provarci.



h/t Steve Easterbrook, Dana Nuccitelli, John Cook, Ben, Michael Tobis, John Abraham e altri. Notate anche che ci sono altri tentativi di visualizzare la quantità totale di calore generato dalla forzante umana, per esempio, in termini di “quattro bombe di Hiroshima fatte scoppiare ogni secondo.” Spettacolare, ma probabilmente meno intuitivo delle stufette elettriche. 



Riferimenti

Archer, David (2005) Il destino del CO2 dei combustibili fossili in tempo geologico Journal of Geophysical Researc  vol. 110 (C9) p. C09S05

Hansen, J., M. Sato, P. Kharecha e K. Von Schuckmann, 2011: Disequilibrio energetico della Terra ed implicazioni. Atmos. Chem. Phys., 11, 13421-13449, doi:10.5194/acp-11-13421-2011.

Szargut, Jan T. 2003. “perdite exergetiche antropogeniche e naturali (exergia Equilibrio della superficie e dell'atmosfera della Terra”). Energy 28 (11): 1047–54. doi:10.1016/S0360-5442(03)00089-6.

Zhang, Xiaochun,  Caldeira, Ken, (2015) Scale temporali e rapporti della forzante climatica dovuta al fattore termico contrapposto alle emissioni di biossido di carbonio da combustibili fossili, Geophys. Res. Lett, 42, 11, 1944-8007

16 commenti:

  1. Riscaldare la Terra fa male, è dannoso.
    Noi esseri umani siamo dannosi.
    .----
    Gli animali non umani non sono dannosi in questo.
    Noi non stiamo rispettando le istruzioni originarie, che ogni popolo ha ricevuto :

    "Starai in buone relazioni con tutte le cose e con tutti gli esseri nella gran ruota della vita".

    .----
    Per come la vedo io, ci dobbiamo pentire e ritornare sulla buona strada.
    Lasciamo TUTTI i combustibili fossili là dove sono : sottoterra (Bill McKibben).
    E comunque abbandoniamo anche l'energia nucleare.
    Ritorniamo ad usare i nostri muscoli.
    Come facevamo noi una volta e come fanno tutti gli animali.
    Ritorniamo al chilometro zero, come è giusto che sia.
    Serve un cambio di paradigma.

    Tiziano

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    1. Ormai è troppo tardi per tornare ad un'era pre-industriale in modo "dolce" morirebbero miliardi di persone, dobbiamo fare tutto il possibile per costruire una civiltà industriale sostenibile, bisogna andare avanti, non tornare indietro.

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    2. Morby io sono convinto che miliardi di persone non sono sostenibili e moriranno comunque, anzi più si va avanti così più ne moriranno;
      alla civiltà industriale, se aggiungi sostenibile, ottieni un ossimoro;
      l'unico stile di vita sostenibile è quello di cacciatore-raccoglitore, più ci si allontana più la cosa impatta negativamente sugli equilibri della biosfera e sulla biodiversità/resilienza ecologica globale;

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    3. Bisogna andare avanti predisponendo dei piani di emergenza da applicare in caso di necessita' che siano scalabili a seconda della gravita' della crisi e che coinvolgano anche le forze armate ( per garantire la legalita' e gli interventi sul territorio). Un po' sull'esempio di quello che e' avvenuto a Cuba durante il "periodo speciale". Servirebbe anche recuperare le conoscenze contadine che ormai sono andate quasi completamente perdute. (soprattutto nelle grandi citta')

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    4. "Andare avanti"?
      Innanzitutto, per trovare una soluzione, comincerei col decolonizzare l'immaginario collettivo da queste espressioni che hanno marchiato a fuoco dentro di sè i valori del sistema che vorremmo cambiare.
      Non significa niente andare avanti o indietro, se non sai quale direzione stai prendendo, potrebbero essere contemporaneamente tutte avanti o indietro, e comunque anche andare avanti non è detto che sia positivo, se stai andando verso un burrone.
      Cominciamo a riconoscere questo e siamo già a buon punto.
      La soluzione o almeno, un compromesso accettabile per non creare troppi morti, comincia da qui.

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    5. Quindi in pratica?

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    6. Che lo vogliamo o no il mondo andra' avanti.
      “La gente non distrugge I propri usi e costumi quando le cose vanno bene” (Rifkin “Entropia”)
      L'uomo non e' mai vissuto in equilibrio con il proprio ambiente, basta leggere libri come “Cannibali e Re” di Marvin Harris (dove dice che gia' durante il paleolitico l'infanticidio era una pratica comune per mantenere stazionaria la crescita della popolazione) oppure “Armi acciaio e malattie” di Jared Diamond ( in cui la storia dell'umanita' appare tristemente ridotta al predominio del piu' forte e del piu' infettivo).
      Puo' darsi che l'andare avanti ci porti ad una catastrofe, oppure no.
      “La globalizzazione, che ora ci da' una visione degli eventi planetaria, la stiamo governando noi oppure e' lei che ci governa?” (Jose' Pepe Mujica presidente Uruguaiano)

      Angelo

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    7. X Angelo:
      io credo che ogni individuo, specie o popolazione sia egoista, e tenderebbe ad espandersi in assenza di fattori limitanti;
      la specie umana ha, tramite la sua intelligenza, sempre più indebolito l'effetto di tali fattori;
      questo è possibile (è stato?) finchè la biosfera è/è stata in grado di sostenere il fabbisogno di energia e materia che la nostra specie richiede;

      credo inoltre che nessun individuo, specie, popolazione, comunità, ecc. sia mai in equilibrio "statico" con altre realtà, sia di cui fa parte, sia di cui è composta; si tratta di un equilibrio "dinamico"; la novità a cui stiamo assistendo è che una specie ad altissimi livelli di coscienza e autocoscienza stia in maniera sempre più consapevole minando le basi stesse della sua sopravvivenza (nella peggiore delle ipotesi), e di sicuro rendendo il futuro della propria specie meno roseo;
      questa è un'altra caratteristica che distingue Homo dalle altre specie finora note..

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  2. Questo commento è stato eliminato dall'autore.

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  3. -- ERRATA CORRIGE --
    Ho verificato le fonti dei dati e adesso riporto i valori con maggiore precisione.

    Facciamo due calcoli approssimativi.
    La forzante della CO2 c'è scritto che equivale a 800 TW e viene generata da circa 400 ppmv di CO2;
    cioé, ogni ppmv ha una forzante di 2 TW (se la forzante fosse lineare con la concentrazione).

    Negli ultimi anni la CO2 si è incrementata mediamente di 2,2 ppmv/anno; quindi, ha aggiunto una forzante di 4,4 TW ogni anno.

    L'energia consumata ogni anno dall'uomo equivale a 17,2 TW di potenza (dati aggiornati).

    Se pensiamo che i combustibili fossili coprono poco più del 87% del fabbisogno mondiale di energia,
    vediamo che: 17,2 TW * 0.87 = 15 TW dai combustibili fossili

    Di tutta la CO2 che si sviluppa dai combustibili fossili, il 45 % resta in atmosfera.
    Questo 45% ha generato energia pari a una potenza di: 6,75 TW

    Quindi:
    La CO2 che è rimasta in atmosfera, deriva dai combustibili fossili, che bruciando hanno generato 6,75 TW di potenza e hanno lasciato nell'atmosfera 4,4 TW di forzante;

    cioé si aggiunge ogni anno, il 65 % dell'energia sviluppata dai combustibili fossili, la cui CO2 è rimasta in atmosfera.

    Per ogni 1000 W generati dai combustibili fossili la cui CO2 resta in atmosfera, se ne aggiungono 650 W di effetto serra, per tanti anni a venire.

    E' possibile?
    Bruciamo una volta e più di metà dell'energia, ci scalderà per molti anni a venire?

    Se fosse veramente così sarebbe molto preoccupante!

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    1. Senza riguardare i numeri, mi sembra che il conto sia giusto. E, si, la situazione è preoccupante: non c'era bisogno di fare questo conto per accorgersene.

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    2. L'aria ha un peso specifico di 1200 g/mc
      Il peso molare medio è di 29 g/mol
      quindi abbiamo 41,4 moli/mc (1200/29)

      Ogni mole equivale a 6,022E+23 molecole (Numero di Avogadro) (E indica l'esponenziale, cioè 10 elevato a +...)

      Quindi, abbiamo 2,5E+25 molecole/mc
      oppure: 2,5E+16 molecole/mmc (millimetro cubico)
      oppure: 2,5E+7 molecole/micrometro cubico
      cioé 25.000.000 di molecole per ogni micrometro cubico

      La CO2 presente nell'atmosfera è 400 ppmv (400 parti per milione in volume),
      quindi: 10.000 molecole di CO2 per micrometro cubico (25 * 400);

      La radiazione infrarossa assorbita dalla CO2, che a noi interessa,
      ha una lunghezza d'onda di 10 micrometri.

      Questo significa che per ogni radiazione infrarossa che viene emessa dalla terra,
      ci sono (10E+3 * 10.000) 10 Milioni di molecole di CO2 pronti ad assorbirla!

      Se fosse semplicemente così, tutte le radiazioni emesse verrebbero assorbite sempre,
      ci sarebbe un fenomeno di saturazione.

      Invece, per fortuna, le radiazioni infrarosse che cadono nel campo di assorbimento della CO2, sono una minima parte:
      (Vedere immagine a piè pagina)
      http://www.climaeambiente.eu/sez_clima/influenze/gas_influenze.aspx

      La maggior parte di esse viene assorbita dal vapore d'acqua presente nell'atmosfera,
      che difatti è il principale responsabile dell'effetto serra.

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    3. a proposito di stufette i ben (?) educati hanno già cominciato ad accenderle. Nel mio ufficio alcune colleghe lavorano già col piumino con 21°, che se lo terranno anche tra 2 mesi dopo che avranno preteso di lavorare col riscaldamento a palla e con 24°. Ci vorranno 50 anni per ricambiare abitudini, ma io penso non ci sarà tutto questo tempo.

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    4. "Cambiare idea...
      Si può vincere una guerra in due
      e forse anche da solo.
      Si può estrarre il cuore anche al più nero assassino
      ma è più difficile cambiare un'idea"

      Apapaia , Litfiba 1987

      Se si sostituisce idea con abitudine direi che calza abbastanza bene.

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    5. "Ci vorranno 50 anni per ricambiare abitudini, ma io penso non ci sarà tutto questo tempo."

      la deriva consum-pigro-mollez-sprechistica ha raggiunto dei livelli tali che ci si domanda se davvero non sia forse necessaria e salutare (oltre che inevitabile) una botta di aggiustamento. Non si tratta di moralismo, ma di ritrovare un minimo di sano buon senso.
      Gli esempi sono innumerevoli, ma come scrive mago bastano pochi giorni in un ufficio per collezionarne un mucchio.
      -acqua: si beve solo quella contenuta nelle bottiglie di polimeri oliopietrosi (che costano, peraltro, mi dicono). Dal rubinetto esce solo un liquido schifido e indigesto (falso).
      -ascensore, usato per fare un piano
      -alla fine del pranzo in un gran numero di piatti si notano "scarti" di cibo "impuro", ciccette di orrido colesterolo, verdure amare, ecc e avanzi i più disparati (ma se non avevi fame perchè hai preso tutta quella roba?)
      - ovviamente in ufficio ci si arriva quasi sempre in auto (nonostante l'abbondanza di trasporto pubblico, nel mio caso almeno) perchè c'è quasi sempre un buon motivo per non farne a meno, salvo poi lamentarsi che i soldi non bastano mai ( e ci credo: mantenere un auto è come un figlio all'università)
      - caffè macchinetta: sempre accesa ovvio, anche di notte, e poi: vai di bicchierino di plastica
      - cesso: lenzuolate di scottex per asciugursi le mani, quando ne basta un pezzetto, o anche no

      ecc ecc. Ma tant'è. Spreco=Pil. Se tutti facessero come me il mondo andrebbe a rotoli, o viceversa.

      L.

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  4. Quindi è come accendere un cerino in una polveriera, o nella più antica caverna dell'ignoranza satura di gas infiammabile. E 50 stufette a testa sono un'immagine molto efficace, si potrebbe persino fare un grafico per mostrare quante stufette, via via, abbiamo acceso nella storia. Anche perchè nell'immaginario comune la CO2 è impalpabile... Un'altra considerazione: visti i numeri in gioco, comprendo ora più di prima le insistenze di chi sostiene la via tecnologica come unica risposta possibile al riscaldamento globale: sottrazione di CO2 dall'atmosfera e tentativo di ridurre l'incremento di temperatura aumentando la schermatura all'irraggiamento solare... Ipotesi che si inquadrerebbero nel lietofine prettamente yankee dell'"arrivano i nostri!", e che ci permetterebbero di continuare ad appestare l'aria senza tante preoccupazioni.

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