Scienze

Il bilancio energetico della Terra è alterato dall'uomo

Fino a oggi il bilancio energetico del sistema Sole-Terra era studiato attraverso modelli: ora la NASA fornisce dati a conferma del ruolo delle attività umane.

Il sistema Sole-Terra ha un bilancio energetico che è dato dalla quantità di energia che ci arriva dalla nostra stella, dall'energia che la Terra riemette nello Spazio e da quella che invece assorbe e utilizza. Un bilancio del tutto naturale, finché non si considerano le attività umane, che interferiscono col secondo fattore citato, ossia la capacità del sistema Terra di disperdere nello Spazio parte dell'energia ricevuta - che è poi ciò che causa l'aumento della temperatura media del Pianeta, in altre parole il riscaldamento globale.
 
L'energia radiativa che arriva dal Sole - che vale, come media globale, circa 340 Watt per metro quadrato (W/m2) - viene in parte riflessa nello Spazio dalla superficie del Pianeta (23 W/m2, sempre come media globale) e dall'atmosfera (77 W/m2). Il resto viene assorbito, riscalda il pianeta e viene quindi riemesso come energia termica radiativa, esattamente come fa l'asfalto che si riscalda e poi irradia calore in una giornata di Sole. Questa energia è irradiata verso lo Spazio, ma parte di essa viene riassorbita dalle nuvole e dai gas serra nell'atmosfera e può essere di nuovo irradiata verso la superficie, contribuendo a un ulteriore riscaldamento.
 
L'aggiunta artificiosa di nuovi fattori, per esempio elementi che assorbono le radiazioni (come i gas serra) o la riduzione di altri che la deflettono (come l'aerosol atmosferico) altera il bilancio energetico del sistema Sole-Terra. Questa, in effetti, è la situazione attuale: si chiama forzatura radiativa (o forzante radiativo) ciò che risulta quando viene alterato il bilancio tra energia in ingresso e energia in uscita, da un qualunque fattore. Nello specifico, nel nostro caso si tratta di forzatura radiativa positiva, a indicare che l'energia in ingresso è superiore a quella in uscita, ossia irradiata verso lo spazio: in pratica accumuliamo energia sotto forma di calore, ed è proprio questo il modo in cui le attività umane interferiscono col bilancio energetico e, alla lunga, influenzano il clima globale.

Bilancio energetico della Terra: energia in ingresso ed energia in uscita
Bilancio energetico della Terra: in ingresso abbiamo l'energia che arriva dal Sole (in giallo); parte di questa viene riflessa verso lo Spazio, e un'altra parte, riflessa, viene intercettata da nuvole e aerosol atmosferico (arancione), che ne assorbono una parte e ne rimandano un po' al suolo (rosso). Le linee rosse ondulate rappresentano invece l'energia che il Pianeta riemette verso lo Spazio, sotto forma di calore: anche questo può essere intercettato da nuvole e aerosol e in parte rimandato al suolo. Le attività umane interferiscono con questo meccanismo aumentando la quantità di sostanze che, in atmosfera, contribuiscono a trattenere calore e a rimandarlo al suolo (per esempio i gas serra), alterando il bilancio energetico naturale del Pianeta. © Designua / Shutterstock

Questa alterazione è sotto gli occhi di tutti, ma finora la si è spiegata solo con modelli climatici, come quelli che servono a definire gli scenari dell'IPCC. Ora però uno studio della NASA (pubblicato su Geophysical Research Letters) ha confermato per la prima volta, e con osservazioni dirette, le previsioni dei modelli. In sintesi: lo studio conferma che la forzatura radiativa resta fortemente positiva, e in aumento, a causa delle attività umane, e ciò influenza l'equilibrio energetico del Pianeta alterandone il clima. Spiega Ryan Kramer (NASA, Goddard Space Flight Center), primo autore dell'articolo: «Questo è il primo calcolo diretto della forzatura radiativa totale della Terra utilizzando osservazioni globali, e tenendo conto degli effetti dell'aerosol e dei gas serra. È la prova che le attività umane stanno alterando il bilancio energetico della Terra».
 
Il progetto CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) della NASA studia il flusso di energia nella parte superiore dell'atmosfera grazie a strumenti di cui sono equipaggiati i satelliti dal 1997. Gli strumenti misurano quanta energia entra nel sistema Sole-Terra e quanta se ne va, fornendo così la variazione netta complessiva della radiazione. Questi dati, in combinazione con altri - come le misurazioni del calore oceanico - mostrano che il Pianeta è in uno stato di squilibrio energetico. Lo studio ha permesso di analizzare quanta parte del cambiamento energetico totale è causato dalle attività umane: si è calcolato quanto dello squilibrio fosse causato da fluttuazioni di fattori presenti in natura, come il vapore acqueo, le nuvole, la temperatura e l'albedo superficiale (essenzialmente la luminosità o la riflettività della superficie terrestre) per ottenere, per differenza, il valore dello squilibrio provocato dall'uomo.
 
Nello studio, il gruppo di lavoro mette in evidenza che le attività umane hanno causato un aumento del forzante radiativo sulla Terra di circa 0,5 Watt per metro quadrato dal 2003 al 2018, ma la cosa più importante, sottolinea Gavin Schmidt, direttore del Goddard Institute of Space Studies (GISS) della NASA, è che «la serie di dati della forzatura radiativa calcolata in base a osservazioni, anziché a modelli e stime, ci consentirà di valutare anche quanto i modelli climatici in uso sono adeguati e coerenti rispetto alla situazione reale, e questo ci consentirà anche di fare proiezioni sempre più affidabili su come cambierà il clima in futuro».

10 aprile 2021 Luigi Bignami
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