Cambiamento climatico — effetto serra, cause e prove

La scienza del cambiamento climatico spiega perché la Terra si sta riscaldando e come gli scienziati sanno che cosa lo sta causando. La risposta breve è questa: l’effetto serra è naturale, ma concentrazioni più alte di gas serra come $CO_2$ e metano rendono più difficile la dispersione di parte del calore nello spazio. Più linee di evidenza mostrano che la recente tendenza al riscaldamento di lungo periodo è spiegata soprattutto da questo aumento dovuto alle attività umane.

Questo non significa che ogni luogo si riscaldi alla stessa velocità o che ogni anno sia più caldo del precedente. Significa che il quadro globale di lungo periodo è cambiato, anche se il tempo atmosferico a breve termine continua a variare.

Che cos’è l’effetto serra

La luce del Sole raggiunge la Terra soprattutto sotto forma di radiazione a onde corte. La Terra poi restituisce energia verso lo spazio soprattutto come radiazione infrarossa. I gas serra assorbono e riemettono una parte di questa energia infrarossa in uscita, rallentando la perdita di calore verso lo spazio.

Senza effetto serra, la Terra sarebbe molto più fredda. Quindi la distinzione importante non è “effetto serra contro assenza di effetto serra”. La vera domanda è come cambia l’intensità di questo effetto quando cambia la composizione dell’atmosfera.

Perché più gas serra riscaldano il clima

Se la concentrazione dei gas che intrappolano il calore aumenta, la Terra tende a trattenere più energia di prima finché il sistema climatico non si adatta. Questa energia in più non resta solo nell’aria. Una grande parte viene immagazzinata negli oceani, mentre il resto influenza la temperatura dell’aria, il ghiaccio, i modelli delle precipitazioni e gli ecosistemi.

Qui la condizione è importante. Una singola eruzione vulcanica, un evento di El Niño o un andamento meteorologico temporaneo possono spostare le temperature per un po’, ma la scienza del cambiamento climatico cerca cambiamenti persistenti su decenni e in più parti del sistema Terra.

Che cosa causa il cambiamento climatico recente

Per il recente riscaldamento globale, il fattore principale è l’aumento dei gas serra dovuto alle attività umane. Il contributo maggiore viene dall’anidride carbonica rilasciata dalla combustione di carbone, petrolio e gas naturale, con contributi aggiuntivi dovuti al cambiamento d’uso del suolo, al metano e ad altri gas serra.

Le influenze naturali contano ancora. Le variazioni dell’attività solare e le eruzioni vulcaniche possono influenzare il clima, e la variabilità interna può spostare il calore all’interno del sistema. Ma questi fattori non spiegano l’intero schema del riscaldamento moderno bene quanto l’aumento dei gas serra.

Prove del cambiamento climatico

Il quadro non si basa su un solo registro termometrico. Deriva da diverse linee di evidenza che puntano nella stessa direzione.

• le concentrazioni di gas serra sono aumentate bruscamente dall’era industriale
• la temperatura media globale in superficie mostra un chiaro aumento di lungo periodo
• gli oceani hanno accumulato calore nel tempo
• i ghiacciai e le calotte glaciali hanno perso massa in molte regioni
• il livello medio globale del mare è aumentato
• molti modelli biologici e stagionali sono cambiati, compresi eventi primaverili più precoci e lo spostamento dell’areale di alcune specie

Quando misure indipendenti concordano con la stessa spiegazione, la fiducia aumenta.

Esempio svolto: gas serra contro maggiore energia solare

Immagina due possibili spiegazioni per il riscaldamento recente.

Nella prima, il Sole sta semplicemente inviando molta più energia alla Terra. Nella seconda, i gas serra rendono più difficile la dispersione del calore. Queste spiegazioni non prevedono esattamente lo stesso schema.

Se i gas serra sono il fattore principale, ci si aspettano diversi segnali collegati: la bassa atmosfera si riscalda, l’oceano immagazzina più calore, le notti tendono a riscaldarsi oltre ai giorni, e l’alta atmosfera si raffredda mentre la bassa atmosfera si riscalda. Questo schema è importante perché si adatta meglio a un rafforzamento dell’intrappolamento del calore da parte dei gas serra che a un semplice aumento dell’energia solare in arrivo.

Per questo la scienza del cambiamento climatico si basa sul confronto dei modelli nell’intero sistema, non su un solo numero preso da solo.

Perché il cambiamento climatico è importante in biologia

Il cambiamento climatico è importante in biologia perché gli organismi vivono entro limiti di temperatura, disponibilità d’acqua e stagionalità. Se queste condizioni di fondo cambiano, possono cambiare anche riproduzione, migrazione, disponibilità di cibo, diffusione delle malattie e areale degli habitat.

Gli effetti biologici non sono uguali ovunque. Una specie può tollerare il riscaldamento se umidità, cibo e rotte migratorie restano adeguati. In condizioni diverse, la stessa quantità di riscaldamento può diventare stressante o persino letale.

Errori comuni sul cambiamento climatico

Confondere il tempo atmosferico con il clima

Il tempo atmosferico è di breve periodo. Il clima è l’andamento di lungo periodo. Una settimana fredda o un inverno nevoso non annullano una tendenza al riscaldamento che dura da decenni.

Considerare l’effetto serra come artificiale

L’effetto serra è naturale ed è necessario per la vita. Il problema moderno è il riscaldamento aggiuntivo causato dall’aumento delle concentrazioni di gas serra.

Aspettarsi che ogni segnale segua una linea retta

Il riscaldamento di lungo periodo non significa che ogni regione, stagione o anno cambi in modo regolare. La variabilità naturale continua a creare oscillazioni e pause all’interno della tendenza generale.

Supporre che la biologia risponda solo alla temperatura

La temperatura conta, ma contano anche precipitazioni, chimica degli oceani, siccità, incendi, tempi stagionali e interazioni tra specie. L’impatto biologico dipende dall’insieme completo delle condizioni.

Dove si usa la scienza del cambiamento climatico

La scienza del cambiamento climatico si usa in ecologia, conservazione, agricoltura, salute pubblica, scienze oceaniche e scienze del sistema Terra. In biologia, aiuta a spiegare i cambiamenti negli habitat, nella fenologia, nelle reti trofiche e nel rischio di estinzione.

Si collega anche in modo naturale al ciclo del carbonio, perché i cambiamenti nel luogo in cui il carbonio è immagazzinato influenzano il $CO_2$ atmosferico, e il $CO_2$ atmosferico influenza il clima.

Prova un passaggio successivo collegato

Prova una tua versione con un ecosistema che conosci bene, come una foresta, una zona umida, una barriera corallina o una prateria. Chiediti quale variabile climatica conta di più lì, quali organismi sono più sensibili a essa e quali prove mostrerebbero un vero cambiamento di lungo periodo invece di una fluttuazione a breve termine. Se vuoi un seguito diretto, continua con il ciclo del carbonio.