AUMENTO DEI GAS SERRA E AEROSOL ANTROPICI: d) GLI AEROSOL ANTROPICI

Una delle questioni principali sulla influenza umana nel clima attuale é l´effetto degli aerosol antropici, minuscole particelle che restano sospese nell´aria e che sono il prodotto della bruciatura di combustibili fossili e degli incendi di boschi e savane. Ma siamo ancora lontani dal comprendere la sua ripercussione nel clima globale, dovuto, da una parte alla superesposizione degli effetti diretti e indiretti e, d´altra parte, dovuto al comportamento radiativo differente che mostrano gli aerosol secondo il loro tipo, grandezza e forma. (Shrope, 2000; Ramanthan, 2001; Shekar, 2005; Kaufman, 2006).
Una delle possibili conseguenze dell´aumento degli aerosol antropici, nella dedi 1960-1990, é stato chiamato retoricamento “oscuramento globale” (Global dimming). Dal 1975 si fanno misurazioni con i piranomentri su scala globale del flusso di radiazione solare che arriva sulla superficie. Anche se il numero di apparecchi é ridotto, i risultati della tendenza durante tre decadi sono sorprendenti: un oscuramento quasi globale da 6 a 9 W/m2, con una riduzione di niente meno che 20 W/m2 in regioni come la Russia. Solo poche regioni come Australia e giappone sono libere da questo oscuramento.
In primo luogo si registró una diminuzione della evaporazione, che puó essre legata ad una diminuzione della insolazione: in secondo luogo si é avuto una diminuzione della ampiezza termica tra notte e giorno, il che concorda con la diminuzione della insolazione; e in terzo luogo si registró anche una diminuzione della visibilitá nelle stazioni registatrici (Stanhill, 2005).
Senza dubbio, negli ultimi 15 anni (1990-2004) la tendenza sembra essersi invertita e che si é avuto un aumento della insolazione ricevuta sulla superficie
(“global brightening”) comparabile alla diminuzione avvenuta prima. I cambi sono probabilmente dovuti ad una migliore trasmissione atmosferica della radiazione solare, con una diminuzione degli aerosol e un aumento della chiarezza dei cieli (Wild, 2005; Pinker, 2005).
L´efftto radiativo degli aerosol non é facile da misurare, specialmente sui continenti. Tuttavia lo é meno trovare una media globale, giá che la etoregeneitá regionale della concentrazione di aerosol é molto grande, uguale alla sua variabilitá. Uno studio satellitare recente lo ha calcolato sull´oceano e in giorni chiari e ha concluso che é tra -3,8 e -6,0 W/m2.
Il forzamneto parziale attribuibile agli aerosol di origine antropici e circa -1,4 W/m2 ( Kaufman, 2005). Sugli oceani si é calcolato che é di -2,3 W/m2 nell´emisfero Nord e di -0,8 W/m2 nel Sud (Christopher 2006). Allora bene, se si aggiunge l´effetto indiretto dell´aumento della nuvolisitá che provocano gli aerosol antropici, che puó essre del 5%, la luce solare ricevuta sulla superficie puó diminuire in un 5 W/m2, che é molto di piú che l´incremento radiativo della radiazione infrarossa dovuta all´aumento dei gas serra (2,4 W/m2) (Breon 2006). altri studi indicano un forzamneto radiativo globale diretto di -1,6 W/m2 e indiretto (per aumento della nuvolisitá) di -1,4 W/m2 (Matsul 2006).

Aerosol solfatati
I registri nei ghiacci della Groenlandia mostrano che le concentrazioni dei solfati ( e nitrati) aumentarono considerevolmente durante il XX secolo (Mayewski, 1990).
Dovuto alla utilizzazione dei combustibili fossili che contengono sempre impuritá di zolfo, le attivitá umane emettono nell´atmosfera ogni anno 60 milioni di tonnellate di zolfo in forma di SO2. Si arrivó ad un picco nell´anno 1989 con circa 70 milioni di tonnellate. (Streets 2007).
Oltre alle emissioni industriali e agricole, bisogna anche considerare le emissioni di SO2 e NOx delle navi e che influiscono specialmente le aree oceaniche dell´emisfero nord e che, con l´aumento della nuvolisitá bassa stratificata, fanno aumentare l´effetto albedo (Capaldo 1999). Si calcola che le emissioni di SO2 da parte della navigazione marittima arrivi al 5% delle emissioni globali e le emissioni di NOx arrivano al 10% (Lawrence, 1999).
Nell´aria, il diossido di zolfo si combina con l´acqua atmosferica formando acido solforico, che a sua volta si dissolve nelle gocce di acqua in forma di ioni di solfato. Il risultato é la formazione di nubi giallognole capaci di riflettere la luce solare. Questi strati solfatati riducono la trasparenza atmosferica, che si suole quantificare con l´indice AOD (aerosol optical depth), e fanno diminuire la insolazione sulla superficie nelle aree contaminate (Kiehl 1993). Globalmente si calcola che contribuiscono ad un terzo del totale della perdita di luminositá.
Nella troposfera gli aerosol solfatati non durano molti giorni, giá che, disciolti in acqua, cadono rapidamente sotto forma di piogge acide. Dato questo breve tempo di esistenza, i solfati prodotti nelle regioni industrializzate cadono nelle stesse aree.

Effetto diretto
I modelli climatici indicano che nell´insieme dell´emisfero nord la sua forzante negativa e circa di -1,2W/m2, mentre nel sud la sua influenza é quasi nulla. Globalmente é di circa -0,5 W/m2 (IPCC 2007). In alcune regioni industriali la forzante negativa arriva ai -4W/m2, che é superiore alla forzante positiva dei gas serra. Per questo nella zona di Sichuan, in Cina nelle ultime 4 decadi si é verificato un raffreddamento della superficie (Qian 2000).

Effetto indiretto (piú nuvolositá)
Un effetto indiretto di raffreddamento della superficie terrestre, provocato dagli aerosol solfatati nelle caratteristiche della nuvolositá, puó essere tanto importante come l´effetto diretto di raffreddamento analizzato sopra, Secondo l´IPCC é di circa -0,7 W/m2.
Le particelle solfatate influiscono nella formazione di nubi, dovuto al fatto che sono eccellenti nuclei di condensazione di vapore acqueo, che provoca una maggiore concentrazione nelle goccioline per unitá di volume. Il risultato é che aumenta l´albedo delle nubi, giá che aumenta l´area totale della superficie che riflettono i raggi solari. (Breon 2002).
In definitiva, lóttenimento di energia a partire dai combustibili fossili produce un incremento di CO2, con un effetto riscaldante, e un incremento degli aerosol solfatati, con effetto opposto. Si é argomentato che il periodo di raffraddamento avuti negli anni tra il 1940 e 1970 sia stato causato dallo sviluppo dell´uso di combustibili fossili sporchi, con molto zolfo. Senza dubbio questa teoria del raffreddamento causato dagli aerosol contraddice un fatto importante: l´emisfero sud, malgado la minor presenza di aerosol, non si é riscaldato in questo secolo piú che l´emisfero Nord.
Se fosse sicuro che gli aerosol raffreddano la superficie, ci sarebbe da tener in conto anche che hanno un tempo di residenza atmosferico molto inferiore ai gas serra, e pertanto, a lungo termine la funzione di questi deve prevalere. Cosí paradossalmente, se si smettono di colpo i processi di combustione, si assisterebbe a breve termine
ad un aumento incontrollato del riscaldamneto globale, giá che gli aerosol solfatati si depositerebbero al suolo in molto poco tempo e l´atmosfera sarebbe limpida e trasparente alla radiazione solare, mentre che la CO2 emessa negli ultimi anni seguirebbe attuando durante molto tempo, fino a che lentamente non sia ssorbita dagli oceani e dalla litosfera.
Esistono anche moltissime incertezze nel calcolo del forzamento radiativo provocato per questi effetti dagli aerosol solfatati. (Kiehl 1999; Anderson 2003). Per esempio certi composti gassosi di zolfo possono combinarsi con le particelle di sale in sospensione e formare particelle piú grandi degli aerosol di solfato puro. Le particelle piú grandi riflettono meno luce solare e, pertanto, non sarebbero tanto negativi al forzamento radiativo.
Certi aerosol aiutano alla “glaciazione” delle nubi, formando cristalli di ghiaccio che facilitano la precipitazione e con cui cambiano anche gli effetti radiativi (Lohmann, 2002).
E anche possibile che nelle aree oceaniche tropicali, gli aerosol solfatati, non solo riflettono ma anche assorbino radiazione solare, in maniera che si riscalda l´aria e diminuisca la formazione di piccole cumuli marini come normalmente si formano nelle zone dove soffiano gli alisei.
La dimunuzione dell´albedo farebbe che gli aerosol abbiano in alcune sone marittime un effetto di riscaldamento superficiale. (Ackerman, 2000).
Queli che siano i complessi effetti, le regioni piú sviluppate americane ed europee hanno ridotto sensibilmente le loro emissioni di SO2, grazie all´utilizzo di combustibili piú puliti, alla modernizzazione delle centrali termiche ed elettriche e alla chiusura delle industrie che consumavano troppo energia.
Al contrario, i paesi in via di sviluppo come Cina, India, e Africa del Sud, risulta piú difficile ridurre le emissioni di SO2 dovuto al rapidissimo sviluppo industriale. Oggi le emissioni cinesi superano le emissioni di USA e Europa unite. Cosí in alcune zone della Cina le temperature sono risultate in calo e tendono ancora a diminuire. (Qian 2006).
Altra conseguenza della contaminazione é che in alcune zone della Cina e India, gli aerosol, riscaldando la troposfera e raffreddando la superficie, possono ridurre il gradiente verticale termico diminuendo la convenzione dell´aria e quindi la formazione di nubi e quindi facendo diminuire le precipitazioni (Zhao 2006)

Fig. Fotografía satellitare del Nord India e Bangla Desh. Un velo di aerosol in sospensione copre la valle e delta del gange.

Fuliggine (black carbon)
Altro aerosol antropico é la fuliggine prodotto dagli incendi dei boschi e nella combustione parziale dei combustibili fossili e soprattutto della biomassa o biofuel (legno, carbone vegetale, rifiuti agricoli, sterco secco)
La fuliggine é composta da particelle molto sottili, il cui elemnteo principale é il carbonio elemntare in forma di grafite. Queste particelle fluttuano nell´aria e creano un velo di foschia che frequentemente copre alcune regioni del mondo densamnete popolate come il nord India e nordest cinese. (Chameides 2002).
La fuliggene é fondamentalemte il prodotto di una combustione incompleta, dipendendo sia dalla quantitá di combustibile bruciato che dalla efficacia della combustione. Lungo il XX secolo nei paesi industrializzati sono stati migliorato sensibilemente l´efficenza dell´uso del carbone nelle centrali termiche e elettriche e nei motori diesel per cui é andato diminuendo la contaminazione atmosferica da fuliggine. La scomparsa delle stufe e riscaldamenti domestici a base di carbone hanno avuto un grande impatto in cittá come londra per esempio. Mentre in paesi come Cina e India solo molto recentemente si sono iniziate politiche di efficenza energetica nell´uso del carbone e gasolio, per cui ancora lí la contaminazione per fuliggine atmosferico é molto elevata.
Si calcola che in India le emissioni di fuliggine provengono in un 33% dalla bruciatura di boschi e un 42% dalla combustione del biofuel delle famiglie. La fuliggine prodotta per la combustione di carbone e biocombustibile nelle famiglie cinesi, specialmente rurali, segue essendo ancora molto importante: rappresenta il 10% delle emissioni globali, di piú delle emissioni totali di USA e Europa (Streets 2005)
Infine é giusto segnalare che la fuliggine prodotta nelle cucine delle famiglie del terzo mondo provocano ogni anno milioni di morti premature, specialmente infantili, dovute allo asviluppo di malattie respiratorie. La sostituzione di legname e carbone vegetale con elettricitá e combustibili fossili diminuerebbe drasticamente tali morti. E anche la deforestazione sarebbe molto frenata. Il maggior uso di legname naturale e carbone vegetale avviene nell´Africa subsahariana. Nel 2000 si consumarono lí 470 milioni di tonnellate di legname, cioé 720 Kg di legno per abitante (Bailis 2005).

Fig. Emissioni annuali di fuliggine prodotti dalla combustione fossile in varie regioni del mondo dal 1875.

Al contrario di quello che succede con gli aerosol solfatati, la fuliggine é un cattivo riflettente dell´energia solare e, dovuto al suo colore scuro, é un buon assorbente non solo della luce proveniente direttamente dall´alto, ma anche di quella che si riflette e che arriva al suolo. Il suo effetto globale é di riscaldamento della troposfera nel suo insieme, mentre sotto le nuvole sporche puó produrre un raffreddamento.
Studi nel Golfo del Bengala indicano che si puó produrre una perdita di 25 W/m2 nella radiazione solare di onda corta che arriva sulla superficie. Questa perdita si divide in un aumento di 18 W/m2 di assorbimento atmosferico e in una diminuzione della luce che si riflette dall´atmosfera e si perde nello spazio extraterrestre di 7 W/m2. (Sumanth, 2004). Altri risultati sono piú drastici e ci dicono che in alcune cittá come Kanpur sul delta del gange la radiazione solare diminuisce a causa della fuliggine di un 62W/m2.
Secondo alcuni modelli recenti, il forzamento radiativo netto della fuliggine sulla superficie terrestre, su scala globale, é di 0,55 W/m2, un valore somogliante a quello causato dall´aumento del metano (Jacobson 2001) di 0,8 W/m2 (Hansen, 2001; Hansen, 2004). de la superficie.
Altro effetto della fuliggine é che questa puó sporcare le superfici coperte di ghiaccio diminuendo l´albedo. L´IPCC cattribuisce allo sporcamento delle nevi un forzamento di 1/Wm2.
La presenza di fuliggine si puó ripercuotere anche sulle precipitazioni. Nelle regioni come l´Amazzonia, l´aumento del fumo proveniente dalla bruciatura di estese aree, puó provocare un riscaldamento dellá tmosfera e un raffreddamento della superficie. Cosí si riduce il gradiente verticale di temperatura e la nuvolositá convettiva, che finisce risultando in una maggiore insolazione e un riscaldamento della superficie (Koren 2004) Anche la presenza della filuggine puó influire nei regimi di precipitazioni monsoniche in India e Cina.

SAND-RIO

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31 pensieri su “AUMENTO DEI GAS SERRA E AEROSOL ANTROPICI: d) GLI AEROSOL ANTROPICI

  1. bora71 :

    piccolo OT
    per segnalare l’ennesimo record di caldo!!!
    E’ CALDO RECORD in California
    “Dopo aver vissuto una delle più calde estati in assoluto, gran parte della California sta attraversando una settimana settembrina rovente. La giornata del 27 Settembre è stata una di quelle che non si dimenticano facilmente. Nel centro di Los Angeles la colonnina di mercurio ha raggiunto i 45 gradi ed è record. Il record precedente risaliva al 1990 ma è stata la più calda giornata di settembre di sempre, cioè da quando sono iniziate le rilevazioni termometriche (1877)”
    incredibile!!

    arrivo io che è meglio

    http://wattsupwiththat.com/2010/09/27/los-angeles-laughs-at-recent-invisible-summer-ap-article/

    come vedete Los Angeles veniva da un’estate freddissima, che come scritto nell’articolo, non ha portato discontinuità tra Primavera e Autunno

      (Quote)  (Reply)

  2. bora71 :

    Questo lo trovo molto interessante..
    http://www.3bmeteo.com/news-meteo/minimo+solare-+influenze+sull-inverno–11332

    In effetti sono più o meno le idee che giravano anche su NIA …
    Inoltre se davvero l’ effetto serra non esiste e l’ effetto della CO2 é molto ridimensionato a conti fatti … bisognerà cercare una causa al GW che abbiamo subito in questi anni e siamo sicuri che il surplus di radiazione sia sufficiente a spiegarlo … come si spiega il Global Warming a livello di sistema solare, che sembra essersi manifestato anche su pianeti molto lontani dal Sole?

      (Quote)  (Reply)

  3. ice2020 :
    @sand-rio
    dei flare di classe B o isolati di classe C nn possono giustificare tale repentino incremento in assenza di regioni solari importanti…

    Invece l’eruzione di un filamento !?
    Spaceweather riporta :
    “Yesterday, Sept. 29th around 0830 UT, a translucent filament of magnetism rose up from the sun’s northeastern limb and erupted.”
    Cmq ci voleva proprio questo allineamento con Giove accompagnato da questa ripresa dell’attività…questa ragazzi miei è la vera e propria prova del nove !
    Riparte o non riparte..adesso è importante vedere se la dinamo aumenta leggermente la sua spinta da poter posizionare costantemnete il SF sugli 83…87 90….invece che su 78…..83 !?
    Fase interessantissima per l’evoluzione del ciclo.

      (Quote)  (Reply)

  4. Non ho competenze così tecniche da poter affermare che un filamento possaportare a ciò…

    intanto anche alle 20 solar flux a 90…vediamo domani, se anche nei prosssimi giorni avremo il solar flux a 90 in assenza di nuoveAR importanti, vorrà dire che è in atto un risveglio del sole, la vera svolt da 2 anni a questa parte!

    A domani con l’articolo riassuntivo sul mese di settembre!

    Simon

      (Quote)  (Reply)

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