Ci addentriamo sempre più nel mondo dei raggi cosmici e delle nubi, per capire le cause dei cambiamenti climatici. Quanto influenza la componente naturale nell’attuale riscaldamento globale? Andremo a vedere più da vicino le ultime novità del progetto CLOUD del CERN di Ginevra, che si basa sulle teorie del Fisico danese Henry Svensmark.
Per poter seguire questa parte, rimandiamo agli articoli precedenti e alla spiegazione video del Progetto CLOUD del TED
Cosa sono gli Aerosol?
Gli erosol atmosferici sono particelle solide o liquide sospese nell’aria. Ci sono molte fonti di aerosol naturali e artificiali. I venti sono i maggiori trasportatori di polveri dal deserto e sale marino fino a quote elevate in atmosfera. Le fabbriche e le auto emettono carbonio nero, mentre gli incendi boschivi sono fonti di carbonio organico.
In ambienti più puliti come quelli ad alta quota, la fonte primaria di aerosol è la nucleazione, quando nuove particelle si vengono a formare dalla fase gassosa. Le particelle che si creano sono di dimensioni molto piccole, non più di pochi nanometri, e per aver un impatto climatico, devono crescere attraverso la condensazione e coagulazione a diverse decine di nanometri.
Effetti degli Aerosol sul Clima terrestre
Gli Aerosol hanno due effetti sul Clima: uno diretto, l’altro indiretto. L’effetto indiretto è quello in studio al CERN, ed è anche il più importante.
- Effetto diretto – Gli Aerosol influenzano il clima della Terra direttamente, assorbendo la luce del sole o riflettendola indietro nello spazio. Gli aerosol di colore scuro (come il nero di carbonio), sono polveri in grado di assorbire la luce e hanno un effetto di riscaldamento, mentre gli aerosol di colore chiaro come sale marino o solfati riflettono la luce e raffreddano il pianeta.
- Effetto indiretto – Gli aerosol di dimensioni maggiori (> 100 nm) possono agire come seminatori per la creazione di goccioline di acqua. Le nuvole, in cui sono presenti queste goccioline di acqua, hanno un forte effetto di raffreddamento sul clima della Terra. Quanti più aerosol sono presenti in una nuvola, con una data quantità di acqua, più goccioline si formano. Queste goccioline saranno più piccole. Il risultato è l’aumento dell’effetto albedo della nube; più le nubi saranno “inquinate”, più rifletteranno la luce nello spazio, raffreddando il clima in modo più efficace. Inoltre la nube avrà anche una vita più lunga, perché le goccioline più piccole hanno meno probabilità di cadere. Come già detto l’effetto indiretto di aerosol è maggiore rispetto all’effetto diretto, ma è anche più difficile da quantificare.
La Nucleazione: c’è solo l’acido solforico?
La nucleazione è l’aggregazione di più particelle (cluster), precursori degli aerosol. La nucleazione può avvenire in vari modi. Fino ad oggi la teoria più studiata è la nucleazione dovuta alla presenza in atmosfera dell’acido solforico. Però negli ultimi anni, grazie anche agli studi del CERN, si è scoperto che l’acido solforico non basta a spiegare la nucleazione in sua assenza, o comunque a nucleazione avvenuta, l’acido solforico non riesce a spiegare il processo di crescita da 3nm a 20nm. Per questo il CERN ha studiato i composti organici volatili e l’importanza della ionizzazione dei raggi cosmici.
Le scoperte del progetto CLOUD del CERN
Gli autori hanno ricreato le condizioni atmosferiche in cui si generano i nuclei di condensazione delle nuvole (in ambiente pulito), e hanno potuto constatare che anche in assenza di acido solforico possono generarsi nuclei di condensazione a partire dalla nucleazione di vapori atmosferici relativamente ricchi di molecole di origine organica come l’α-pinene. Inoltre, i risultati sperimentali mostrano che la presenza di ioni generati dai raggi cosmici galattici aumenta la velocità di nucleazione di uno o due ordini di grandezza rispetto a una situazione neutra.
Le domande che il Progetto CLOUD si è posto, sono:
- I cambiamenti climatici antropici sono stati sopravvalutati? I risultati di questo studi potrebbero ridimensionare l’influenza antropica sui cambiamenti climatici: la capacità di nucleazione dei composti volatili biogeni risulta confrontabile con quella dell’acido solforico, a patto che le molecole di origine biologica siano stabilizzate dai raggi cosmici. Poiché questi ultimi vengono modulati dall’attività solare, sarebbe così spiegato il ruolo del Sole nel determinare il clima terrestre in modo indipendente dal valore dell’irradiazione solare totale (TSI).
- I modelli climatici hanno sottostimato la copertura nuvolosa in epoca pre-industriale? Alla luce dei risultati sperimentali sembra inoltre che i modelli climatici sottostimino la copertura nuvolosa in epoca pre-industriale, quando la temperatura globale era inferiore a quella attuale, anche in presenza di un albedo sinora ritenuto minore: rendendo confrontabile l’albedo pre-industriale con quello attuale, la componente positiva del forzante radiativo di origine antropica ne risulta ridotta.
Alla luce di questi primi studi del CERN, cosa possiamo concludere?
La variazione della temperatura globale terrestre è esprimibile tramite: ΔT = a ΔF. Dove:
• ΔT è la variazione di temperatura in un dato periodo
• a è la sensibilità climatica
• ΔF è la variazione del forzante radiativo.
La variazione della temperatura globale dal 1750 ai giorni nostri rappresenta un dato del problema. La sensibilità climatica viene determinata principalmente come output dei modelli di simulazione del clima. Il forzante radiativo viene stimato sulla base di considerazioni fisiche che coinvolgono l’equilibrio radiativo terrestre.
La variazione del forzante radiativo dal 1750 a oggi, nell’ipotesi del cambiamento climatico di origine antropica, è quasi esclusivamente dovuta alle azioni dell’uomo ed è costituita da due componenti:
- una componente positiva o “riscaldante” originata dai gas serra come la CO2, e una componente negativa o “raffreddante” causata dall’albedo e dall’effetto schermante degli aerosol.
- Dall’ultimo rapporto (AR5) dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) si osserva che il forzante radiativo negativo delle nuvole è circa un terzo di quello positivo della CO2
In base ai risultati di CLOUD la componente negativa del forzante radiativo potrebbe essere rivista al ribasso (in valore assoluto). Ciò comporterebbe che il forzante radiativo totale aumenti. In presenza di un aumento della variazione del forzante radiativo, o deve diminuire la sensibilità climatica o il forzante radiativo antropico. In entrambi i casi le proiezioni dei modelli climatici potrebbero essere riviste al ribasso.
