L’energia del sole interagisce con la terra, l’acqua e l’aria

La Terra è continuamente investita dall’energia del sole. Una parte dell’energia che arriva sulla Terra viene riflessa nello spazio, un’altra parte viene assorbita direttamente dall’atmosfera, e il resto si muove attraverso l’atmosfera fino alla superficie. L’energia della luce solare riscalda la terra e l’acqua in superficie, e a loro volta emettono calore. Questo calore fornisce un ulteriore riscaldamento dell’atmosfera. La miscela di gas nella nostra atmosfera impedisce che parte dell’energia termica fuoriesca direttamente nello spazio, in modo simile al modo in cui una coperta mantiene il calore vicino al corpo. Questo processo è l’effetto serra naturale, e mantiene la Terra abbastanza calda da sostenere la vita.

Energia in entrata – Energia in uscita = Forzatura radiativa

In accordo con le leggi fondamentali della termodinamica, quando la Terra assorbe energia dal sole, alla fine deve emettere una quantità uguale di energia nello spazio. La differenza tra la radiazione in entrata e in uscita è nota come forzatura radiativa (RF) di un pianeta. Nello stesso modo in cui l’applicazione di una forza di spinta ad un oggetto fisico lo farà sbilanciare e muovere, un fattore di forzatura climatica cambierà il sistema climatico. Quando i forzanti fanno sì che l’energia in entrata sia maggiore di quella in uscita, il pianeta si riscalderà (RF positivo). Al contrario, se l’energia in uscita è maggiore di quella in entrata, il pianeta si raffredderà.

Driver climatici naturali e causati dall’uomo

Prima del 1750, prima della rivoluzione industriale, la RF media della Terra è rimasta relativamente stabile. Per documentare come l’atmosfera è cambiata da allora, gli scienziati calcolano i livelli attuali di RF come se fosse zero nel 1750. Fonte: IPCC AR5 WG1 Figure SPM.5.

Un altro modo per riferirsi ai forcing climatici è chiamarli driver climatici. I fattori naturali del clima includono i cambiamenti nella produzione di energia del sole, i cambiamenti regolari nel ciclo orbitale della Terra, e le grandi eruzioni vulcaniche che mettono particelle che riflettono la luce nell’atmosfera superiore. I fattori climatici causati dall’uomo, o antropogenici, includono le emissioni di gas che intrappolano il calore (noti anche come gas serra) e i cambiamenti nell’uso della terra che fanno sì che la terra rifletta più o meno l’energia della luce solare. Dal 1750, i fattori climatici causati dall’uomo sono aumentati, e il loro effetto domina tutti i fattori climatici naturali.

Quanto sarà alto il forcing radiativo in futuro?

Gli scienziati del clima hanno definito quattro possibili scenari per il futuro che usano come input coerenti per calcolare il clima nel futuro. Ogni scenario è basato su un percorso futuro plausibile per quanto riguarda le emissioni globali di gas serra. Gli scenari, conosciuti come Representative Concentration Pathways, o RCPs, specificano la quantità di forzatura radiativa (RF) nel 2100 rispetto al 1750. Per maggiori informazioni sugli RCP, vedi IPCC WGI AR5 Box SPM.1 (pagina finale del Summary for Policy Makers).

Fonte: IPCC Fifth Assessment Report Summary for Policy Makers, Figure SPM.5 and Box SPM.1.

Feedback: Amplificare le forzature iniziali

I fattori climatici possono anche innescare dei feedback che intensificano o indeboliscono la forzatura originale. Per esempio, il forcing dovuto all’aumento dei gas serra aumenta anche l’evaporazione, che fa aumentare il vapore acqueo nell’atmosfera e intensifica il forcing dei gas serra.

Se stabilizziamo i fattori climatici antropogenici che attualmente stanno aumentando il forcing radiativo dell’atmosfera, il bilancio energetico e il clima della Terra raggiungeranno alla fine un nuovo stato di equilibrio in cui uguali quantità di energia sono trasferite dentro e fuori il sistema; quando questo avverrà rimane una questione aperta.

Altre informazioni

Cambiamento climatico 2013: The Physical Science Basis
Il Gruppo Intergovernativo sul Cambiamento Climatico Quinto Rapporto di Valutazione (AR5) Gruppo di Lavoro 1 (WGI) Sintesi per i Responsabili Politici (SPM)

Radiative Forcing of Climate Change
Rapporto del Consiglio Nazionale delle Ricerche

Confronto degli scenari SRES e RCP
Parte di The Beginner’s Guide to Representative Concentration Pathways, da Skeptical Science

Data Links

NOAA Paleo- e Historical Climate Forcing Data
Accedi a una serie di dati proxy usati per calcolare il forcing radiativo nel passato.

Visualizzatore interattivo di dati atmosferici
Seleziona i siti di campionamento su una mappa, e poi genera grafici o scarica dati sulla concentrazione di vari gas nell’atmosfera.

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