giovedì 12 marzo 2015

Due gradi di riscaldamento sono più vicini di quanto si potrebbe pensare

DaArctic News”. Traduzione di MR (h/t Michael Mann)

Di David Spratt

Ci sono voluti cento anni di emissioni di gas serra antropogeniche per alzare la temperatura globale di circa un grado Celsius(1°C), quindi un altro grado è ancora lontano. Giusto? E sembra esserci stata una “pausa” del riscaldamento negli ultimi due decenni, quindi per arrivare a 2°C ci vorrà un bel po' e potremmo avere più tempo di quanto pensassimo. Sì?

Sbagliati entrambi i conti.



Il mondo potrebbe essere più caldo di 2°C in due decenni, secondo l'eminente scienziato del clima statunitense, e autore de “La mazza da hockey”, dottor Michael E. Mann. Scrivendo su Scientific American nel marzo del 2014 (con i conti spiegati qui), Mann dice che in nuovi calcoli “indicano che se il mondo continua a bruciare combustibili fossili al tasso attuale, il riscaldamento globale aumenterà a 2°c entro il 2036” e per evitare quella soglia “le nazioni dovranno mantenere i livelli di biossido di carbonio al di sotto delle 405 ppm”, un livello che abbiamo già quasi raggiunto. Mann dice che l'idea di una “pausa” del riscaldamento è falsa.


Temperatura globale negli ultimi 1000 anni: la “mazza da hockey”. 

Ecco perché i +2°C potrebbero arrivare tra soli 20 anni.

Calore record

Il 2014 è stato l'anno più caldo mai registrato. Le agenzie del governo statunitense NASA e NOAA hanno annunciato il record del 2014 il 16 gennaio, osservando che “i dieci anni più caldi fra le registrazioni strumentali, con l'eccezione del 1998, si sono verificati dal 2000 in poi”.


L'Istituto Goddard per gli Studi Spaziali della NASA (GISS) dice che dal 1880, “La temperatura media di superficie della Terra è aumentata di circa 1,4°F (0,8°C), una tendenza che è in gran parte alimentata dall'aumento di biossido di carbonio (CO2) ed altre emissioni umane nell'atmosfera del pianeta. La maggior parte del riscaldamento si è verificata negli ultimi tre decenni”. Il direttore del GISS Gavin Schmidt dice che questo è “l'ultimo di una serie di anni caldi, in una serie di decenni caldi. Mentre la classifica dei singoli anni può essere condizionata dagli schemi meteorologici caotici, le tendenze a lungo termine sono attribuibili ai motori del cambiamento climatico che ora sono dominati dalle emissioni umane di gas serra”. Il 2014 è stato anche il terzo anno più caldo mai registrato in Australia, secondo il Bureau of Meteorology: “Complessivamente, il 2014 è stato il terzo anno più caldo mai registrato in Australia: la temperatura media annuale è stata di 0,91°C al di sopra della media... Tutti gli stati, eccetto il Territorio Settentrionale, si sono posizionati sul quarto anno più caldo mai registrato”.

Il record del 2014 è stato stabilito in condizioni di ENSO neutre

Le fluttuazioni del ciclo dell'ENSO condizionano le temperature globali, con condizioni di El Niño (una bolla di calore mobile dell'Oceano Pacifico che condiziona gli schemi dei venti e le correnti e riduce le precipitazioni piovose nell'Australia Orientale) che si collegano a temperature globali più alte. L'ex scienziato capo del clima della NASA, il dottor James Hansen e i colleghi osservano che il record della temperatura globale del 2014 “è stato stabilito con un aiuto minimo da parte del ciclo dell'ENSO tropicale e conferma il riscaldamento globale continuo... e con l'aiuto l'aiuto di un El Niño ancora più dolce, il 2015 potrebbe essere significativamente più caldo del 2014”. Ed è probabile che le condizioni di El Niño diventino più frequenti e con più riscaldamento. Lo scorso anno Wenju Cai, un ricercatore climatico per l'Organizzazione per la Ricerca Scientifica e Industriale del Commonwealth dell'Australia (CSIRO), ha avvertito che la frequenza di eventi estremi de El Niño potrebbe raddoppiare col cambiamento climatico, in un saggio che ha presentato “prove di un raddoppio degli eventi in futuro, in risposta al riscaldamento serra”.

Non c'è nessuna “pausa” nel riscaldamento

Pubblicando i dati del cado record del 2014, la NASA ha fatto dei grafici del riscaldamento dal 1970 ed ha dimostrato che non c'è stata nessuna “pausa” o rallentamento del riscaldamento, al contrario delle affermazioni ripetute un milione di volte da parte dell'industria negazionista del riscaldamento. Joe Romm di Climate Progress dice che questo grafico (sotto) mostra che: “L'aumento antropogenico delle temperature dell'aria di superficie non hanno mai avuto una pausa e non hanno mai rallentato significativamente. E ciò significa che è probabile che siamo diretti verso un periodo di rapido riscaldamento della temperatura di superficie”.



Un anno fa, il professor Matthew England dell'Università di NSW ha suggerito che era probabile che le temperature aumentassero rapidamente:

Gli scienziati hanno a lungo sospettato che il riscaldamento supplementare dell'oceano avesse rallentato l'aumento delle temperature media di superficie, ma il meccanismo dietro allo iato è rimasto oscuro... Ma l'assorbimento di calore non è in alcun modo permanente: quando la forza degli alisei torna alla normalità – come avviene inevitabilmente – la nostra ricerca suggerisce che il calore si accumulerà rapidamente nell'atmosfera. Quindi le temperature globali [di superficie] sembrano destinate a salire rapidamente...

Gli oceani si stanno riscaldando molto rapidamente

Di tutto il calore in eccesso intrappolato da livelli più alti di gas serra, più del 90% va nel riscaldamento degli oceani e quindi il contenuto di calore dell'oceano (CCO) è di gran lunga l'indicatore più significativo ed affidabile del riscaldamento globale. Al contrario, solo il 2% va a riscaldare l'atmosfera, quindi piccoli scambi di calore fra oceani e atmosfera (causati da variazioni della superficie del mare, circolazione oceanica e condizioni dei venti) possono avere impatti significativi sulle temperature atmosferiche, ma non su quella dell'oceano. Lo Stato del Clima del NOAA del 2014 riporta:

Durante il 2014, la temperatura media globale di superficie è stata di 1,03°F (0,57°C) al di sopra della media del XX secolo. E' stata la più alta fra tutti gli anni nelle registrazioni dal 1880 al 2014, superando i record precedenti del 1998 e del 2003 di 0,09°F (0,05°C).



Il tasso di aumento di CCO sembra accelerare, con Romm che osserva che:

... il riscaldamento dell'oceano ha accelerato e l'aumento del livello del mare ha accelerato più di quanto pensavamo e il ghiaccio dell'Artico si è fuso molto più rapidamente di quanto previsto dai modelli, così come hanno fatto le grandi calotte glaciali in Groenlandia e in Antartide. 

E come ci ha detto Matthew England, quando gli alisei tornano alla normalità, parte del calore dell'oceano si accumulerà rapidamente in atmosfera. Potete verificare tutti i grafici del contenuto di calore dell'oceano del NOAA qui.

Le emissioni di gas serra antropogeniche non stanno rallentando

I dati del Global Carbon Project mostrano che le emissioni annuali di biossido di carbonio stanno continuando ad aumentare e che il tasso di aumento dal 2000 è almeno il doppio di quello del decennio 1990-1999. Le emissioni sono previste continuare sull'attuale tendenza di crescita fino al 2020.

Emissioni da combustibili fossili dal 1990 al 2014 e previste fino al 2019

Per riassumere la storia fino a questo punto: il 2014 è stato un anno di caldo record (senza condizioni di El Nino); non c'è stata nessuna pausa del riscaldamento; il contenuto di calore dell'oceano sta salendo ad un tasso in aumento; le emissioni globali annuali di biossido di carbonio continuano ad aumentare e condizioni di El Nino più frequenti e un ritorno ad una forza più normale degli alisei rilasceranno parte del calore dell'oceano nell'atmosfera, quindi è probabile che siamo diretti ad un periodo di rapido riscaldamento della temperatura di superficie. Ma c'è dell'altro.

Una riserva di calore già nel sistema

L'aumento dei livelli di gas serra atmosferici crea uno squilibrio energetico fra la radiazione in ingresso e quella in uscita, che viene risolto da elementi del sistema terrestre (terraferma ed oceani) che assorbono il calore supplementare finché il sistema raggiunge un nuovo equilibrio (equilibrium)  ad una temperatura più alta. Ma quel processo richiede tempo, a causa dell'inerzia termica (come per un forno elettrico: una volta che viene date energia, ci vuole tempo perché si scaldi tutta la struttura, non è istantaneo). Come regola generale, circa un terzo del potenziale di riscaldamento di un aumento di biossido di carbonio in atmosfera si farà sentire subito, un altro terzo impiega circa 30 anni e l'ultimo terzo non viene pienamente percepito per secoli.  Così c'è più calore in arrivo legato al biossido di carbonio già emesso che corrisponde a circa alti 0,6°C di riscaldamento. E siccome il tasso di emissioni sta aumentando, quella cifra sta a sua volta aumentando.

Da questo possiamo concludere che circa 1,5°C di riscaldamento è bloccato nel sistema per gli attuali livelli di CO2, anche se un prelievo su larga scala di carbonio potrebbe ridurre i livelli lentamente su scala decennale. Così come il CO2 che vive a lungo, ci sono altri gas serra con vite più brevi, in particolare metano (tempo di vita circa 10 anni) e ossido di azoto (tempo di vita circa 100 anni). Siccome le emissioni di questi gas stanno a loro volta continuando senza sosta, anche loro contribuiscono all'aumento delle temperature su scala decennale. Infatti, l'attuale livello di gas serra, se mantenuto, è già più che sufficiente a produrre i 2°C di riscaldamento nel tempo: nel 2008 due scienziati, Ramanathan e Feng, in Riguardo all'evitare un'interferenza antropogenica col sistema climatico: di fronte a sfide formidabili hanno scoperto che se i gas serra fossero mantenuti ai loro livelli del 2005, il riscaldamento dedotto è di 2,4°C (gamma da 1,4 a 4,3°C). Gli attuali livelli di gas serra sono di circa 400 ppm di CO2 e 470 ppm di CO2 equivalenti (CO2e) quando vengono inclusi altri gas serra L'ultima volta che i livelli di CO2 sono stati alti quanto oggi, gli esseri umani non esistevano e negli ultimi 20 milioni di anni tali livelli sono associati a grandi transizioni climatiche. Tripati, Roberts et al. hanno scoperto che è probabile che avvengano grandi cambiamenti in elementi significativi del sistema climatico come le calotte glaciali, i livelli del mare e le riserve di carbonio con l'attuale livello di CO2:

Durante l'optimum climatico del medio Miocene [da 16 a 14milioni di anni fa] i livelli di CO2 erano simili ad oggi, ma le temperature erano circa da 3 a 6°C più alte e i livelli del mare da 25 a 40 metri più alti di oggi... Quando i livelli di CO2 sono stati simili l'ultima volta a valori moderni (maggiori di 350-400 ppm), c'era poco ghiaccio sulla terrestre o ghiaccio marino nell'Artico ed una massa di ghiaccio di tipo marino sull'Antartide non era praticabile...

Ma rimane la domanda di quanto rapidamente avverrà questo riscaldamento e per questo dobbiamo guardare due ulteriori fattori: la sensitività climatica e il ruolo degli aerosol.

Sensitività climatica

La misura di quanto riscaldamento avviene per un aumento di gas serra è conosciuta come sesitività climatica e viene espressa come l'aumento di temperatura che risulta da un raddoppio dei livelli di gas serra. Come spiega Michael E. Mann:

Anche se la terra ha vissuto un riscaldamento eccezionale durante il secolo scorso, per stimare quanto se ne verificherà ancora dobbiamo sapere come la temperatura risponderà all'aumento antropogenico in corso dei gas serra atmosferici, principalmente biossido di carbonio. Gli scienziati chiamano questa reattività “sensitività climatica di equilibrio” (SCE) La SCE è una misura comune degli effetti di riscaldamento dei gas serra. Rappresenta il riscaldamento sulla superficie terrestre previsto dopo che la concentrazione di CO2 in atmosfera raddoppia ed il clima si stabilizza successivamente. (raggiunge un equilibrio)... Più sensitiva è l'atmosfera ad un aumento di CO2, più alta è la SCE e più velocemente aumenterà la temperatura. La SCE è un'abbreviazione per la quantità di riscaldamento atteso, dato un particolare scenario di emissioni da combustibili fossili. 

Come detto in precedenza qui, alcuni elementi del sistema climatico rispondono rapidamente al cambiamento di temperatura, compresa la quantità di vapore acqueo nell'aria e quindi il livello di copertura nuvolosa, i cambiamenti del livello del mare dovuti al cambiamento della temperatura dell'oceano e l'estensione del ghiaccio marino che galleggia nell'oceano nelle regioni polari. Questi cambiamenti modificano (aumentano) il cambiamento di temperatura e sono conosciuti per essere delle retroazioni a breve termine o “veloci” ed è su questa base che la SCE (a breve termine) è ben definita essere di circa 3°C per un raddoppio dei livelli di gas serra (vedete per esempio Sensitività climatica, livello del mare e biossido di carbonio atmosferico). Ma ci sono anche retroazioni a più lungo termine o “lente”, che generalmente impiegano molto di più (da secoli a millenni) per verificarsi. Queste comprendono i cambiamenti delle grandi calotte glaciali polari sulla terraferma, nel ciclo del carbonio (mutata efficienza dei pozzi di carbonio come il permafrost e gli stoccaggi di clatrati di metano, così come gli stoccaggi della biosfera come torbiere e foreste) e della copertura della vegetazione e della riflettività (albedo). Quando si tiene conto di queste retroazioni, la sensitività è significativamente maggiore a 4,5°C o più, a seconda dello stato dei poli e degli stoccaggi di carbonio. Cosa importante, il tasso di cambiamento al momento è così rapido che alcune di queste retroazioni a lungo termine vengono innescate ora su tempi di breve termine (vedete Bilanci del carbonio, sensitività climatica e il mito del "Carbonio bruciabile").

Mann dice che l'incertezza sulla SCE può emergere da domande sul ruolo delle nuvole e del vapore acqueo, con l'ultimo rapporto dell'IPCC che da semplicemente una gamma di 1,5-4,5°C ma non una cifra “best-fit”. I fattori come i tassi di cambiamento del flusso di calore fra oceani ed atmosfera (compresi i cicli di El Niño/La Niña) e le eruzioni vulcaniche, possono offuscare il quadro a breve termine, così come il focus sull'inesistente “pausa”. Cosa accadrebbe se la SCE è un po' più bassa del valore del “best-fit” di 3°C di riscaldamento per il raddoppio dei livelli di gas serra? Mann spiega:

Di recente ho calcolato le temperature future ipotetiche inserendo diversi valori di SCE in un cosiddetto modello di equilibrio, che gli scienziati usano per investigare possibili scenari climatici. Il modello computerizzato determina come la temperatura media di superficie risponde al cambiamento dei fattori naturali, come i vulcani e il sole, e ai fattori umani – gas serra, aerosol inquinanti e così via. (Anche se i modelli climatici sono criticati, riflettono la nostra migliore capacità di descrivere il funzionamento dei sistemi climatici, sulla base della fisica, della chimica e della biologia. Ed hanno un curriculum provato: per esempio, il riscaldamento reale degli ultimi anni è stato previsto con precisione dai modelli decenni fa). 

Poi ho istruito il modello per proiettare in avanti nell'ipotesi di emissioni di gas serra business as usual. Ho fatto girare il modello più volte, con valori di SCE che andavano dal limite minimo di 1,5°C al valore massimo di 4,5° dell'IPCC. Le curve di una ECS di 2,5 e 3°C si adattavano alle lettura strumentali più da vicino. Le curve di una ECS sostanzialmente più bassa non si adattavano affatto alle letture strumentali, rinforzando l'idea che non siano realistiche. 

Con mio grande stupore, ho scoperto che per una SCE di 3°C, il nostro pianeta supererebbe la soglia pericolosa di riscaldamento di 2°C nel 2036, solo fra 22 anni. Quando ho considerato il valore più basso di SCE di 2,5°C, il mondo avrebbe superato la soglia nel 2046, solo 10 anni più tardi. 

Ecco come viene reso sul grafico:



Il grafico di Michael E. Mann della temperatura futura per diverse sensitività climatiche

Mann conclude che “anche se accettiamo un valore di SCE più basso, difficilmente segnala la fine del riscaldamento globale o anche una pausa. Piuttosto ci fa semplicemente guadagnare un po' di tempo – potenzialmente tempo prezioso – per evitare che il nostro pianeta attraversi la soglia”. Come ho ripetutamente spiegato, compreso in Pericoloso riscaldamento del clima: mito e realtà, 2°C è ben lontano dall'essere un livello di sicurezza del riscaldamento. Infatti, un punto forte è costituito dal fatto che il cambiamento climatico è già pericoloso a meno di 1°C di riscaldamento e, nell'analisi di James Hansen, “gli obbiettivi di limitare il riscaldamento antropogenico a 2°C e il CO2 a 450 ppm sono prescrizioni per il disastro” perché i punti di non ritorno significativi – dove elementi significativi del sistema climatico si spostano da uno stato discreto ad un altro – verranno superati.

Il patto faustiano degli aerosol

Mann ha anche indicato quali livelli di CO2 sarebbero coerenti coi 2°C di riscaldamento: 

Queste scoperte hanno implicazioni per quanto riguarda quello che noi tutti dobbiamo fare per impedire il disastro. Una SCE di 3°C significa che se dobbiamo limitare il riscaldamento globale a 2°C per sempre, dobbiamo mantenere le concentrazioni di CO2 ben al di sotto del doppio dei livelli preindustriali, più vicini alle 450 ppm. Ironicamente, se il mondo brucia significativamente meno carbone, questo diminuirebbe le emissioni ma ridurrebbe anche gli aerosol nell'atmosfera che bloccano il sole (come i particolati di zolfo), quindi dovremmo limitare il CO2 al di sotto delle 405 ppm

La questione degli aerosol è centrale ma spesso non ben compresa. Le attività umane influenzano l'effetto serra anche rilasciando sostanze non gassose come gli aerosol (piccole particelle) nell'atmosfera. Gli aerosol comprendono fuliggine di carbone, carbone organico, solfati, nitrati, così  come polvere da fumo, produzione, tempeste di vento ed altre fonti. Gli aerosol hanno un effetto raffreddante perché riducono la quantità di luce solare che raggiunge la superficie ed aumentano la copertura nuvolosa. Questo effetto viene comunemente chiamato “attenuazione globale”, perché l'impatto generale degli aerosol è quello di ridurre, o attenuare, la radiazione solare, mascherando così parte dell'effetto dell'aumento dei livelli di gas serra. Questo conforta poco, tuttavia, perché gli aerosol durano solo 10 giorni circa prima di essere dilavati dall'atmosfera dalla pioggia, quindi dobbiamo continuare a metterne sempre di più nell'aria per mantenere l'effetto raffreddante temporaneo. Sfortunatamente, la principale fonte di aerosol è la combustione di combustibili fossili, che causa un aumento dei livelli di CO2 e il riscaldamento globale che dura diversi secoli. Il dilemma è che se si tagliano gli aerosol, il globo avrà un impulso di riscaldamento man mano che si perde il loro effetto di attenuazione. Ma se si continua a immettere aerosol insieme al CO2 nell'aria, si cuoce il pianeta anche di più sul lungo periodo. Un  patto faustiano. 

C'è stato un tentativo di ridurre le emissioni di alcuni aerosol perché causano piogge acide e altre forme di inquinamento. Tuttavia, sul breve termine, questo riscalda l'aria così come la rende più pulita. Come osserva Mann sopra, le probabili riduzioni di combustione di carbone nei prossimi decenni ridurranno i livelli di aerosol e aumenteranno il riscaldamento. Alcune ricerche recenti suggeriscono che il raffreddamento degli aerosol è nella gamma fra 0,5 e 1,2°C sul lungo periodo: 
  • Leon Rotstayn in La Conversazione spiega che “i risultati della modellazione climatica di CSIRO suggeriscono che l'effetto di riscaldamento supplementare da parte di un declino degli aerosol potrebbe essere di circa 1°C per la fine del secolo”.
  • L'effetto raffreddante degli aerosol attuali verrà fortemente ridotto entro il 2030 man mano che verranno implementati controlli più stringenti sull'inquinamento dell'aria in Europa e nel mondo e man mano che le tecnologie ambientali avanzate entrano in funzione. Si prevede che queste azioni aumentino la temperatura globale di 1°C e le temperature sull'Europa fino a 2-4°C, a seconda della gravità dell'azione. Questo è uno dei risultati principali della ricerca del progetto Europeo integrato sulla Interazione Nuvole Clima e Qualità dell'Aria. 
  • Nel 2011, il capo della scienza del clima della NASA  James Hansen e i suoi coautori hanno avvertito che l'impatto raffreddante degli aerosol sembra siano stati sottostimati in molti modelli climatici e ha dedotto che “Oggi si deduce che la forzante climatica degli aerosol sia −1.6±0.3Wm−2”, che equivale ad un raffreddamento di circa 1,2°C. In quel caso, hanno scritto, “l'umanità ha fatto con sé stessa un patto faustiano più pericoloso di quanto si suppone comunemente”. 

Conclusione

L'analisi di Michael E. Mann fa riflettere, specialmente quando si tiene conto degli aerosol. Il mondo sta già raggiungendo le 400 ppm di CO2 (la media giornaliera all stazione di misurazione di Mauna Loa ha superato per la prima volta i 400 ppm il 10 maggio 2013 ed attualmente sta salendo ad un tasso di circa 2 ppm all'anno ed è in accelerazione), quindi il messaggio è molto chiaro che oggi abbiamo circostanze che ci possono guidare ad un riscaldamento di 2°C e che le emissioni da adesso in poi si aggiungono al riscaldamento al di sopra dei 2°C e verso i 3°C o più. Ciò rinforza la mia conclusione dello scorso anno secondo cui non rimane alcun bilancio del carbonio per i 2°C di riscaldamento e le affermazioni contrarie sono una pericolosa illusione. 

Mann conclude in termini non dissimili

La conclusione che limitare il CO2 al di sotto delle 450 ppm impedirà un riscaldamento oltre i 2°C è basata su una definizione conservativa della sensitività climatica che considera solo le cosiddette retroazioni rapide nel sistema climatico, come i cambiamenti di nuvole, vapore acqueo e fusione del ghiaccio marino. Alcuni scienziati del clima, compreso James E. Hansen… dicono che dobbiamo considerare anche anche le retroazioni più lente come i cambiamenti delle calotte glaciali continentali. Quando vengono tenute in considerazione anche queste, sostengono Hansen ed altri, dobbiamo tornare al livello di CO2 più basso che c'era a metà del XX secolo – circa 350 ppm. Ciò richiederebbe uno spiegamento diffuso di costosa tecnologia di “cattura dell'aria” che  rimuove attivamente il CO2 dall'atmosfera. 

Inoltre, l'idea che 2°C di riscaldamento sia un limite “sicuro” è soggettiva. E' basata su quando gran parte del globo sarà esposta a cambiamenti climatici potenzialmente irreversibili. Eppure il cambiamento distruttivo è già arrivato in alcune regioni. Nell'Artico, la perdita di ghiaccio marino e lo scongelamento del permafrost stanno seminando distruzione sui popoli indigeni e sugli ecosistemi. Nella nazioni di isole a bassa altitudine, la terra e l'acqua dolce stanno scomparendo a causa dell'aumento dei livelli del mare e dell'erosione. Per queste ragioni, l'attuale riscaldamento e quello ulteriore (almeno 0,5°C) garantito dal CO2 già emesso, costituisce un cambiamento climatico dannoso già oggi.