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Il meccanismo dell'effetto serra

Il clima del nostro pianeta è regolato dalla radiazione proveniente dal sole, che, oltre a fornire l'energia necessaria per la circolazione delle masse d'aria e delle correnti oceaniche, influenza tutte le variazioni della temperatura del nostro pianeta.

Effetto serra (Apri l'immagine , 59 Kilobyte, 1190 per 362 pixel)

 

La radiazione solare non raggiunge totalmente la superficie terrestre. Il 25% circa, viene infatti assorbito dal pulviscolo atmosferico, dal vapor acqueo, dall'ozono e da molti altri gas presenti nell'atmosfera, mentre il 30% viene riflesso nello spazio dalle nuvole, dal pulviscolo e dalla superficie terrestre.

Il restante 45% della radiazione solare viene assorbita dalle masse e dagli organismi presenti sulla superficie terrestre.

L'energia ricevuta nell'insieme dalla superficie terrestre e dalla troposfera (primi 10 km dell'atmosfera) viene poi riemessa sottoforma di energia termica come raggi infrarossi.

Alcune sostanze presenti in atmosfera, quali i gas serra, sono capaci di assorbire gran parte di questa radiazione per poi riemetterla in ogni direzione.

Parte di questa energia viene riassorbita nuovamente dai gas atmosferici, parte viene persa nello spazio, ma la quantità maggiore viene reirradiata verso la terra, riscaldandola.

I gas serra, quindi, fanno passare la radiazione solare e trattengono la radiazione infrarossa e quindi il calore emesso dalla terra.

Tutto questo fenomeno fa sì che la temperatura media della Terra sia di 15°C circa, un valore decisamente più alto di quanto non sarebbe in assenza di questi gas (-19°C).

 L'alterazione dell'equilibrio naturale

I gas serra presenti nell'atmosfera sono:

  • l'Anidride Carbonica: CO2;
  • l'Ozono: O3;
  • il Vapore Acqueo: H2O;
  • il Metano: CH4;
  • il Protossido di Azoto: N2O;
  • gli Alocarburi: CFC, HCFC, HFC.

L'alterazione delle concentrazioni naturalmente presenti in atmosfera comporta un'alterazione dell'effetto serra: all'aumentare delle concentrazioni di questi gas aumenta la temperatura media del pianeta.

L'Anidride Carbonica

L'anidride carbonica è il principale gas serra, considerato responsabile per circa il 60% dell'aumento dell'effetto serra. E' naturalmente presente sulla terra da oltre 4 miliardi di anni, ma la sua concentrazione è notevolmente cresciuta con la rivoluzione industriale, con un aumento di circa il 30%, soprattutto nell'emisfero Nord.

"La concentrazione del biossido di carbonio è aumentata nell' atmosfera da 290 ppm (parti per milione) nel 1880 a circa 370 ppm nel 2001 e 407 nel 2017 e continuerà ad aumentare nel prossimo futuro".

Variazione della concentrazione di CO2 nell'atmosfera.

 L'anidride carbonica, è prodotta naturalmente dalla decomposizione delle piante, dalle eruzioni vulcaniche e dalla respirazione animale. Le molecole di CO2 rimangono in atmosfera per circa un centinaio di anni per poi essere rimosse dall'acqua, (in particolare assorbite dalla superficie degli oceani) e dalle piante (fotosintesi).

Con le diverse attività antropiche, vengono bruciati grandi quantitativi di combustibili fossili, con il conseguente rilascio in atmosfera della CO2 immagazzinata in milioni di anni. A queste emissioni si aggiungono, inoltre, quelle dovute alla deforestazione, che comportano non solo un rilascio della CO2 immagazzinata nella vegetazione, ma anche una minore superficie in grado di assorbire tale gas.

Aggiungiamo che il biossido di carbonio è molto solubile in acqua: gli oceani ne contengono grandi quantità, ma l'aumento di temperatura diminuisce la capacità dell'acqua di trattenerlo, liberandolo di nuovo nell'atmosfera e accelerando il fenomeno dell'effetto serra.

Il Metano

Pur essendo presente in atmosfera in concentrazioni minori rispetto all'anidride carbonica, il metano è considerato responsabile per il 20% dell'aumento dell'effetto serra. Il metano viene rilasciato naturalmente dai batteri responsabili della decomposizione della materia organica, dalle discariche e dalla normale attività biologica di molti animali (es.: i bovini). Le principali attività antropiche responsabili dell'emissione di metano sono la produzione ed il trasporto di carbone e gas naturale.

Il metano è naturalmente sequestrato dall'atmosfera nel processo naturale di formazione dell'acqua e rimane in atmosfera per 11-12 anni, molto meno degli altri gas serra..

Il Protossido di Azoto

Il protossido di azoto è presente in atmosfera in una minima parte, circa mille volte meno della CO2 ma è quasi 300 volte più potente di questa nel trattenere il calore.

La concentrazione del protossido di azoto è aumentata moltissimo negli ultimi anni. La sua presenza in atmosfera è dovuta principalmente a processi microbiologici, quali la nitrificazione e la denitrificazione. Viceversa il fenomeno dell'assorbimento del protossido di azoto è attribuibile agli oceani.

Gli Alocarburi

I principali alocarburi sono:

  • i clorofluorocarburi CFC,
  • gli idroclorofluorocarburi HCFC,
  • gli idrofluorocarburi HFC.

La loro concentrazione in atmosfera è molto bassa, ma il potenziale di riscaldamento è da 3.000 a 13.000 volte superiore rispetto alla CO2.

Gli alocarburi non derivano da processi naturali; la loro presenza in atmosfera infatti è principalmente causata dalle attività umane.

Fino a pochi decenni fa i CFC erano largamente impiegati nelle bombolette spray, nei solventi e in alcuni collanti.

Nel 1987, con il Protocollo di Montreal, le Parti hanno stretto un accordo per una drastica riduzione di questi gas lesivi dell'ozono atmosferico. I CFC, quindi, sono stati sostituiti dagli HCFC, meno dannosi per l'ozono ma comunque anche questi responsabili dell'effetto serra. Così, mentre la concentrazione di CFC diminuisce, quella degli altri gas aumenta.

Oltre ad essere molto potenti, questi gas permangono in aria per periodi molto lunghi, fino a 400 anni..

L'Ozono

L'ozono, è un componente essenziale dell'atmosfera, perché in grado di filtrare i raggi ultravioletti provenienti dal sole verso la terra. Quando però la sua presenza è negli strati più bassi dell'atmosfera, la troposfera, è da considerasi un inquinante.

L'ozono è naturalmente creato e distrutto dalle radiazioni UV.

Il Vapore acqueo

E' il responsabile principale del naturale effetto serra del pianeta.

La sua concentrazione in atmosfera è molto variabile: generalmente bassa nelle regioni polari e alta nelle zone tropicali.

Il vapore acqueo è un elemento importante nei processi di cambiamento climatico. Un aumento delle temperature, infatti, può portare ad un aumento del vapore acqueo globale, che conduce, a sua volta, ad un innalzamento dell'effetto serra. Generalmente le attività antropiche hanno un basso impatto sui livelli di vapore acqueo in atmosfera.

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