Cosa è l’effetto serra
Rev.2024
Vi sono alcuni strani fenomeni che rendono possibile la vita sulla terra e ne fanno – forse – un Unicum nell’Universo.
Tanto per citarne alcuni: il magnetismo terrestre, che arresta le letali radiazioni cosmiche. La presenza della Luna, che stabilizza il movimento del’ asse terrestre e impedisce che oscilli come quello di una trottola che si sta fermando. La forte attività vulcanica che ha impedito che la Terra fosse una massa di ghiaccio. E, non ultimo, l’effetto serra.
L’effetto serra fa sì che l’atmosfera terrestre non sia ghiacciata ma abbia quella confortevole temperatura che ci permette di vivere. E’ basato su uno strano fenomeno. I raggi del sole che portano energia sulla terra, hanno frequenze, come tutti possiamo vedere e sentire sulla pelle, nel campo dell’ ultravioletto e del visibile. A tali frequenze i raggi non vengono assorbiti dall’atmosfera: passano inalterati e trasmettono la loro energia solo al suolo sotto forma di calore (il 30% viene però riflesso e torna semplicemente indietro).
Il calore assorbito dalla Terra viene in buona parte riemesso, ma sotto forma di radiazione infrarossa, cioè una radiazione ad una frequenza molto più bassa di quella delle radiazione solare originaria. Ma la radiazione infrarossa viene assorbita dal vapore acqueo, dal CO2, dal metano , oltre che da altri gas meno comuni: i gas dell’effeto serra.
Quindi l’energia calorica passa indenne attraverso l’atmosfera, ma quando viene riemessa dalla terra e torna indietro è diversa in frequenza e viene assorbita dai gas serra. Ed è questo assorbimento a riscaldare l’atmosfera ed a far sì che questa non abbia una temperatura di 18 gradi sotto lo zero ma una , molto più gradevole, temperatura media di ca. 20 C sopra lo zero. Il fenomeno è dovuto per la massima parte al vapore acqueo che è contenuto nell’aria in proporzioni dall’1 al 5% ( da 10.000 a 50.000 parti per milione).
Il vapore d’acqua assorbe i raggi infrarossi emessi dalla Terra, scalda l’aria, che diventa più leggera e si alza. Però alzandosi, si espande, si raffredda e il vapore in esso contenuto diventa pioggia e ricade sulla terra. L’aria, priva di vapore acqueo e fredda, ridiscende, ma poi, per effetto della evaporazione dei mari, assorbe nuovamente vapore d’acqua ed il ciclo si ripete. E’ una regolazione automatica della temperatura dell’atmosfera ed è responsabile di alcuni fenomeni apparentemente strani: per esempio, se il cielo è nuvoloso, fa più caldo. In effetti c’è maggior effetto serra; l’aria è piena di vapor d’acqua. Se invece il cielo è sereno, vi è poco vapor d’acqua, poco effetto serra e fa più freddo. Comunque le cose non sono così semplici: in realtà il clima è influenzato da tutta una serie di fenomeni estremamente complessi: la rotazione terrestre, l’alternarsi delle stagioni, le correnti oceaniche, la presenza di suolo o di mare, le emissioni solari. E lo strano fenomeno periodico delle glaciazioni. Attualmente stiamo uscendo da una piccola glaciazione che ha avuto il suo culmine nel 1700.
Comunque, sostanzialmente, l’effetto serra effettua una regolazione della temperatura della terra, per noi assolutamente necessaria.
Cosa c’entra il CO2 con l’effetto serra?
Il CO2 è presente nella atmosfera in una quantità che è da 50 a 125 volte minore di quella del vapore d’acqua: si tratta di ca. 400 ppm (0,04%) Inoltre anche il suo assorbimento della radiazione infrarossa è, in confronto a quella dell’acqua, molto limitata come si vede in fig.1. Gli avvallamenti indicano gli assorbimenti di calore. Come si vede, il vapor d’acqua ha molti più avvallamenti del CO2. Ha un assorbimento ca. 100 volte superiore. Si direbbe quindi che l’effetto del CO2 sull’effetto serra e quindi sulla temperatura sia trascurabile. Non sembra che sia del tutto così: vi è infatti un effetto moltiplicativo.
Fig. 1 Assorbimento della radiazione infrarossa nell’acqua e nel CO2
Un aumento del CO2 non provoca infatti solo il piccolo aumento di temperatura dovuto alla sua presenza. Quell’aumento di temperatura provoca un aumento della evaporazione della acqua e quindi un effetto maggiorato di parecchie volte. Il CO2 permane inoltre molto più a lungo del vapor d’acqua nell’atmosfera e sembra quindi che abbia influenza sulle variazioni lente. Che l’attuale aumento di CO2 sia provocato dall’uomo è sicuro: carotando i ghiacci dell’Antartide si vede che in questi ultimi 100 anni vi e’ stato un aumento del CO2 assolutamente anomalo come non si vedeva da 800.000 anni (vedere articolo relativo). In pratica siamo passati da 200-280 ppm a 430 ppm.
Fig. 2 Variazioni di temperatura negli ultimi 2.000 anni e negli ultimi 100 anni. Tali variazioni sono maggiori dove maggiore è l’attività industriale
E, come si vede nell’articolo relativo, l’aumento di CO2 e della temperatura media sono sempre andati di pari passo. E’ vero però che non è possibile stabilire da questo semplice fatto un nesso si causa-effetto. Può darsi che sia l’aumento di temperatura – dovuto da altre cause – a provocare un aumento di evaporazione del CO2 disciolto nell’acqua del mare. Come noto infatti più è alta la temperatura, meno gas può rimanere in soluzione
Sicuramente, comunque, il CO2 nell’atmosfera e nei mari è dato solo dalla attività vulcanica o da quella umana (compresi gli incendi). Non essendoci state attività vulcaniche di rilievo in questi ultimi due secoli, la causa è sicuramente l’uomo.
Un altro interessante dato è espresso in fig. 3: l’aumento di temperatura non è sicuramente dovuto all’attività solare
Fig.3