Effetto Serra

EFFETTO SERRA

In ambito terrestre, l’effetto serra è il fenomeno di regolazione della temperatura, che si verifica attraverso l’accumulo, all’interno della sua atmosfera, di una parte dell’energia termica proveniente dal sole, per effetto della presenza in atmosfera di alcuni gas, detti “gas serra”, o anche “gas ad effetto serra”.

Questi particolari gas consentono l’ingresso della radiazione solare fin sui suoli del nostro Pianeta, ma al contempo, ostacolano l’uscita della radiazione infrarossa riemessa dalla superficie irradiata.

Questo fenomeno provoca un costante e naturale riscaldamento del nostro Pianeta, oltre che, una mediazione delle escursioni termiche che, in assenza di questa Atmosfera protettiva, sarebbero decisamente più esasperate; l’effetto serra naturale infatti, fa sì che il calore assorbito dalle superfici terrestri venga ceduto lentamente verso l’esterno, come vedremo più avanti.

La scoperta del fenomeno è attribuita al fisico-matematico francese Joseph Fourier che, per primo, nel 1824 capì che la nostra atmosfera produceva di fatto un effetto serra.

Nei primi anni del Novecento, il chimico svedese Svante Arrhenius comprese, poi che l’intensificarsi dell’immissione di CO₂ in atmosfera, a cuasa del proliferare di nuove industrie, a partire dall’avvio della Rivoluzione Industriale, avrebbe potuto distorcere ed amplificare l’effetto serra naturale del nostro Pianeta.

Intuizione che portò Arrhenius a calcolare che, ad una crescita del 50% di concentrazione di CO2 in Atmosfera, sarebbe corrisposto un incremneto di 4,1°C sulla Terraferma e 3,3°C negli oceani.

Oggi, il comitato scientifico internazionale insediato presso l’ONU, ovvero l’IPCC (Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico), non ha più alcun dubbio circa le cause del galoppante Riscaldamento Globale del nostro Pianeta (Global Warming): la maggior parte dell’aumento osservato nella temperatura media globale infatti, dalla metà del XX secolo ad oggi, è molto probabilmente dovuto alla certificata, aumentata concentrazione di gas-serra antropogenici in Atmosfera.

Secondo il rapporto della Cdp (Carbon Disclosure Project), datato 2017, 100 grandi aziende sarebbero responsabili del 71% delle emissioni globali di CO₂ negli ultimi 3 decenni.

Le emissioni di Anidride Carbonica in Atmosfera, sono aumentate a dismisura tra il 1988 ed il 2015, con un aumento esponenziale avvenuto a causa di un utilizzo sempre maggiore di carbone.

Nel corso dell’ultimo secolo si è passati dall’emissione di 820 gigatonnellate di Anidride Carbonica, dall’avvio della Rivoluzione Industriate, datable attorno al 1888 a tutto il 1988, all’attuale quantitativo che sfiora le 850 gigatonnellate.

L’impenna maggiore però si è avuta tra il 1988 e il 2015, quando l’ammontare delle emissioni è cresciuto in maniera sempre più rapida, fino a toccare l’incredibile cifra di 833 gigatonnellate.

Da questo rapporto si evince che è l’industria carboniera cinese la maggior responsabile delle emissioni globali di gas serra sul nostro Pianeta, con il 14% delle emissioni totali. Da quando fu fondata, nell’ottobre 1995, la più grande società di produzione di carbone del mondo, non mai ha smesso di essere imputata di inquinamento, oltre che di altri deleteri effetti ambientali.

La classifica delle aziende che riversano in Atmosfera i maggiori quantitativi di Co₂ è la seguente:

1. Shenhua Group Corporation Limited, Società di gestione del Carbone, Energia e Prodotti Chimici cinese. Detiene il 14% delle emissioni totali;

2. Saudi Aramco Oil Company, il gigante del Petrolio saudita, emette il 4,5% del totale;

3. Gazprom, il tanto discusso gigante del Gas Russo, emette il 3,9%;

4. National Iranian Oil Company, Compagnia Iraniana del Petrolio, emette il 2,3%;

5. ExoonMobil Corporation, Compagnia Petrolifera Americana emette il 2,0%;

6. Coal India, industria estrattiva del Carbone indiano, emette l’1,9%;

7. Petroleos Mexicanos, Compagnia Petrolifera Messicana, emette l’1,9%;

8. Russia Coal, Compagnia carbonifera russa, emette l’1,9%;

9. Royal Dutch Shell Plc, Compagnia petrolchimica Anglo-Olandese (40% di proprietà di Shell Plc, BP, ExxonMobil e Total Energies, rimanente 60% di proprietà dell’Olandese Royal Dutch Petroleum Company, emette 1,7%;

10. China National Petrolum Corp, Compagnia petrolifera Cinese, emette l’1,26% del totale delle emissioni.

Già solamente dieci grandi compagnie internazionali sono in grado di inquinare l’aria, con continue emissioni di CO₂ (Anidride Carbonica), quantificabili nel 35,36% delle emissioni totali globali.

I CAMBIAMENTI CLIMATICI

In un tempo assai remoto, i Cambiamenti Climatici del nostro Pianeta, sono stati provocati essenzialmente dalla naturale variazione dell’energia solare in arrivo sul nostro Pianeta, per effeto di fattori astronomici tra cui: variazione ciclica della potenza emessa dal Sole; stiramento dell’orbita ellittica della Terra intorno al Sole; sfarfallamento dell’asse di rotazione terrestre, ed infine, il suo dondolio.

Le cause astronomiche sono infatti state responsabili delle imponenti variazione climatiche di lungo periodo di un passato assai remoto, quali le grandi glaciazioni e le fasi calde inter-glaciali.

Il clima del nostro Pianeta può però variare anche a causa di fattori terrestri quali: la variazione ciclica del campo magnetico terrestre ed eventuali schermi solari creati dalle eruzioni vulcaniche di tipo esplosivo.

É ormai quasi certo che, dall’avvio della Rivoluzione Industriale, con forte improvvisa impennata dal 1982, ad oggi, i Cambiamenti Climatici siano da attribuire ad un progressivo forte incremento dell’Effetto Serra provocato dal notevole aumento di concentrazione di Anidride Carbonica (CO₂) ed altri gas ad effetto serra tra cui: clorofluorocarburi, metano, ossidi di azoto ed ozono.

L’azione di questi gas si manifesta attraverso la restituzione alla superficie terrestre di una larga parte dell’energia persa dal Pianeta, sotto forma di energia invisibile nell’infrarosso.

In pratica, in condizioni normali, i raggi solari riscaldano le superfici del nostro Pianeta, questi in parte vengono assorbiti, in parte vengono riflessi e restituiti all’Atmosfera.

Nelle condizioni attuali, all’energia prodotta dai raggi solari che riscaldano le superfici, si somma anche l’energia, invisibile all’infrarosso, che il sovrabbondante strato di gas serra intrappola negli strati bassi dell’Atmosfera, surriscaldando anche l’aria, oltre che le superfici terrestri, amplificando l’azione riscaldante degli stessi raggi solari.

DI COSA É COMPOSTA LA NOSTRA ATMOSFERA?

L’Azoto è il maggior costituente dell’Atmosfera, con una percentuale attorno al 78%; viene prodotto dalle piante, attraverso il loro fogliame, dalla decomposizione di sostanze animali e da alcune rocce, oltre che, in grande quantità, dalle eruzioni vulcaniche

L’Azoto è un componente indispensabile per diluire l’ossigeno, sia nei processi di combustione che di respirazione.

L’Ossigeno è invece l’elemento più abbondante del nostro Pianeta. Costituisce infatti 85,5% degli Oceani, arrivando ad una concentrazione dell’88,8% nelle acque pure, ed il 46,7% della Crosta Terrestre. Rappresenta poi il 21% del volume dell’Atmosfera o il 23,15% del suo peso ed il 60% del Corpo Umano.

Il Vapore Acqueo (H₂O) è tra le componenti principali dell’atmosfera, ma anche una delle più variabili per concentrazione, che può mutare con il variare delle stagioni e delle latitudini.

Molto scarso nelle regioni desertiche, e più in generale all’interno di Anticicloni “torridi”, oltre che all’interno di masse d’aria gelida continentale, più abbondante nelle masse d’aria calda marittime-oceaniche e tra Equatore e Tropici.

Le principali fonti di Vapore Acqueo in Atmosfera sono l’evaporazione e la traspirazione dalle piante (il cui insieme è detto Evapotraspirazione), oltre che le emissioni gassose delle eruzioni vulcaniche o fenomeni idrotermali.

La sua concentrazione aumenta progressivamente alzandosi di quota, tanto che il 99,9% si trova in Troposfera mentre, negli strati prossimi al suolo è presente in una percentuale che si aggira tra l’1 ed il 4%.

Il passaggio del Vapore Acqueo dallo stato gassoso a quello liquido (pioggia, rugiada) o solido (neve, grandine, brina, galaverna) è responsabile della formazione di nubi, nebbie e precipitazioni.

L’Argo costituisce lo 0,92% dell’Atmosfera, viene continuamente prodotto dal decadimento di un isotopo radioattivo del Potassio presente in natura. É considerato un gas nobile. Altri gas nobili sono presenti in Atmosfera in percentuali irrisorie.

L’Anidride Carbonica è un gas ad effetto serra, la cui concentrazione in Atmosfera, come detto sopra, è andata aumentando smisuratamente dall’avvio della Rivoluzione Industriale ad oggi.

Si calcola che la sua concentrazione in atmosfera è pari a circa 390 parti per milione, con un ritmo di crescita in costante aumento di 2,5/3 parti per milione annue, ovvero per ogni milione di particelle di varia natura presenti in atmosfera, 390 sono di anidride carbonica, ma nel mese di maggio 2022 si è misurato un picco addirittura di 417,9 parti per milione.

Studi effettuati su minuscole bolle d’aria, rimaste intrappolate nei ghiacci artici ed antartici, dimostrano che le percentuali di Biossido di Carbonio presenti nell’aria, non siano variate più di tanto, nel corso delle varie ere, aggirandosi tra lo 0,02 e lo 0,035%. Oggi questa concentrazione è praticamente raddoppiata rispetto ai minimi, aggirandosi attorno allo 0,04.

La sua concentrazione è più bassa in prossimità di boschi, raggiungendo picchi notevili sui centri abitati ed in prossimità di grandi complessi industriali.

QUALI SONO I GAS SERRA

Tra i Gas Serra o Gas ad Effetto Serra, uno dei più importanti è senza dubbio l’Anidride Carbonica (CO₂) gas ad effetto serra (Greenhouse gas o GHG) che maggiormente contribuisce al riscaldamento del nostro pianeta.

Tutti i gas presenti nell’atmosfera terrestre catturano il calore del sole impedendogli poi di ritornare nello spazio.

La denonimazione più corretta dell’Anidride Carbonica sarebbe Biossido di Carbonio, appunto CO_2.

Naturalmente viene immesso in Atmosfera dalla respirazione delle piante e degli animali, dalla decomposizione dei detriti organici, da processi di combustione e dall’evaporazione dagli oceani.

Viene invece assorbita dagli stessi oceani ed attraverso i processi di fotosintesi.

Si calcola che, fatta quota 100, 88 parti di Biossido di Carbonio vengono rilasciate dagli Oceani, mentre 90 parti vengono da essi assorbite.

Anche le variazioni d’uso dei suoli alterano l’equilibrio dell’Anidride Carbonica. Mentre 1,7 parti finiscono in aria, 1,9 vengono assorbite dal suolo.

La vegetazione rilascia in Atmosfera 119 parti, ma ne assorbe 120 attraverso la fotosintesi.

Sono invece i Combustibili Fossili a non generare alcuna compensazione. 6,3 parti finiscono infatti in Atmosfera ma nessuna di queste viene riassorbita.

Il Metano (CH₄) è presente in Atmosfera in maniera abbastanza omogenea nei due emisferi, con una leggerissima maggior presenza in quello settentrionale (Emisfero Boreale), all’incirca un +5%, ed una netta diminuzione nei periodi tardo estivi.

Viene rilasciato in Atmosfera principalmente dalle risaie, durante le attività estrattive di carbone, lignite e petrolio, dalle fermentazioni enteriche degli allevamenti animali, dalla combustione di biomasse e dallo scioglimento del permafrost.

Dai carotaggi effettuati in aree artiche ed antartiche risulta che la sua concentrazione in Atmosfera è stata minima durante le ere glaciali, allorquando i ghiacci ne hanno intrappolato grandi quantitativi, poi rilasciati durante le ere interglaciali.

Fino al 1750 si sono misurati valori compresi tra 0,68 e 0,72 parti per milione. Dal 1750 le concentrazioni sono andate aumentando progressivamente fino al valore recente di 1,884 ppm, con picchi maggiori nel 1998 e nel 2002/2003 coincidenti con un sostenuto fenomeno di El Niño e relativi picchi di calore, con conseguente maggior scioglimento del permafrost artico. L’aumento della sua concentrazione in Atmosfera è continuo e si è consolidato a partire dal 2007 in avanti.

Il metano presente in Atmosfera, ha la capacità di intrappolare 25 volte più calore dell’Anidride Carbonica.

Il Protossido di Azoto (N₂O) ha concentrazioni superiori di circa 16 parti per milione nell’Emisfero Boreale rispetto a quello Australe, la sua maggior presenza, in concomitanza con anche il Metano, spiega perché il Riscaldamento Globale del Pianeta stia avvenendo in maniera più accentuata nell’emisfero Boreale rispetto a quello Australe poiché entrambi i gas hanno una capacità maggiore rispetto all’Anidride Carbonica, di intrappolare il calore dell’irraggiamento solare riflesso.

Le sue concentrazioni sono maggiori nella troposfera, diminuendo poi in stratosfera.

Questa sostanza si forma principalmente per attività batterica nel suolo ma, in massima parte, è in costante aumento, a causa dell’uso dei combustibili fossili, e soprattutto dei fertilizzanti in agricoltura.

La sua concentrazione in Atmosfera è aumentata del 21% rispetto all’era pre-industriale, incrementando ad un ritmo dello 0,26 annuo.

L’Ozono (O₃) va distinto tra Ozono stratosferico, presente tra 20 e 60 km d’altezza ed Ozono troposferico, presente alle quote inferiori, in piccolissima parte fino al livello del mare.

Si forma a causa della dissociazione di molecole di Ossigeno, per effetto della radiazione ultravioletta (in piccola misura anche a seguito di fulmini).

La sua concentrazione negli stati bassi dell’Atmosfera risulta notevolmente maggiore in corrispondenza delle aree più urbanizzate, quindi dove sono presenti grandi città, soprattutto nei periodi estivi, con picchi talvolta importanti in presenza di parchi urbani, dove si realizza la massima emissione di Ossigeno che, a causa del forte calore generato dall’insieme dei gas serra ed altre sostanze inquinanti, quest’ultimo può degenerare in Ozono.

Campagne aeree di misurazione dell’Ozono, hanno rivelato, quali aree a maggior concentrazione, quelle maggiormente industrializzate delle medie latitudini, ma anche quelle tropicali in cui è maggiore il fenomeno di deforestazione mediante incendi.

La gran parte dell’Ozono atmosferico si trova concentrato nella stratosfera, in percentuali prossime al 90%.

A partire dagli anni ’70 dello scorso secolo vi è stata una netta diminuzione delle concentrazioni di Ozono sopra l’Antartico, a causa di fenomeni di fotodissociazione che coinvolgono composti alogeni quali i clorofluorocarburi. Questo fenomeno è noto come “buco nell’Ozono”.

Oggi il “buco” nello strato di Ozono si manifesta principalmente in corrispondenza del Polo Sud del nostro Pianeta. Questo “buco” si esapande del 5% ogni 10 anni.

Come detto, l’Ozono si forma dalla dissociazione di molecole di Ossigeno per effetto della radiazione ultravioletta. Nel corso di milioni di anni l’attività naturale delle alghe verdi-azzurre ha prodotto e rilasciato Ossigeno molecolare (O₂) che combinato con un atomo di Ossigeno (O) ha originato una molecola di Ozono (O₃).

Lo strato di Ozono assorbe quasi tutte le dannose radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole, in particolare quelle chiamate UV-B al 95% e totalmente le UV-C, ovvero quelle che recano maggiormente danno alla nostra pelle, ma lascia trapassare quasi totalmente i raggi UVA.

Una progressiva diminuzione dello strato di Ozono fa aumentare la quantità di radiazioni che raggiunge la superficie terrestre. Queste radiazioni, in quantità molto basse, non sono particolarmente dannose, anzi contribuiscono alla formazione nel nostro corpo della vitamina D.

A dosi elevate, però, i raggi ultravioletti possono alterare gli equilibri della biosfera del nostro pianeta, mettendo in serio pericolo l’esistenza della vita stessa, perché possono impedire il normale svolgimento della fotosintesi clorofilliana, causando una minor crescita delle piante, oltre che una drastica diminuzione del fitoplancton oceanico.

Radiazioni non filtrate dallo strato di ozono hanno effetti deleteri sulla vita delle cellule umane, possono generare melanomi e tumori della pelle, spezzare la catena del codice genetico o modificare le molecole del DNA e RNA degli organismi viventi, oltre che recare danni irreversibili sulla retina dell’occhio, portando fino alla cecità.

Oggi più che mai, è dunque indispensabile esporsi al sole ben protetti attraverso creme solari con schermo contro i raggi ultravioletti più dannosi per la nostra pelle.

I Clorofluorocarburi (CFC) o Freon, sono composti da Cloro, Carbonio e Fluoro.

Sono prodotti di sintesi, creati per la prima volta attorno agli anni ’40 dello scorso secolo, per refrigerare i frigoriferi, poi utilizzati anche per i condizionatori, come detergenti di componenti elettronici ed in seguito anche come propellenti nelle bombolette spray e negli schiumogeni.

Si tratta di gas molto volatili che dopo la loro liberazione stazionano a lungo in stratosfera.

Grazie all’adesione da parte di molti Paesi al Protocollo di Montreal, vi è stata una drastica diminuzione di questi gas in Atmosfera, soprattutto di quelli a vita breve.

Gli Idrofluorocarburi (HFC) e gli Idroclorofluorocarburi (HCFC) sono prodotti sintetici al pari dei CFC, ma più recenti rispetto a quest’ultimi.

Hanno una concentrazione maggiore nell’emisfero Boreale, rispetto a quello Australe, grazie ad una maggior concentrazione di grandi industrie e raletive maggiori emissioni.

Vengono utilizzati per la refrigerazione e per la produzione di polimeri sintetici e sono in costante aumento, nonostante il Protocollo di Montreal ne controlli le emissioni. Hanno vita media elevata.

I Perfluorocarburi (PFC) e l’Esafluoruro di zolfo (SF₆) sono gas ad effetto serra a vita lunghissima, con permanenza in Atmosfera superiore ai 1000 anni e capacità di intrappolare la radiazione infrarossa che è la più riscaldante.

Una piccola parte di Tetrafluorometano (CF₄) viene rilasciata naturalmente in Atmosfera ma la gran parte è di origine antropica.

In anni recenti sono stati scoperti altri gas ad effetto serra quali il Trifluorometil pentafluoruro di zolfo (SF₅Cf₃) avente la maggior forzante radiativa per molecola rispetto a tutti gli altri gas.

Effetto Serra*** @funghimagazine.it
*** Articolo scritto partendo da dati elaborati e pubblicati da IPCC (Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico) a loro volta analizzati e dedotti dai Meteorologi:
Simone Abelli, Paolo Corazzon, Flavio Galbiati, Andrea e Mario Giuliacci e Dmitrj Toscani