Il “tormentone” dell’effetto serra

Da alcuni anni l’ esperienza personale di ognuno può ricordare fenomeni che testimoniano un cambio nel ciclo delle stagioni.
Non è raro che il giorno di Natale il servizio dei telegiornali sul “Natale nel mondo” inquadri la distesa della Valle di Templi di Agrigento completamente ricoperta da mandorli rosa in fiore, oppure felici bagnanti sulla spiaggia.
Per contro la Pasqua appena trascorsa è stata caratterizzata da vento gelido e neve anche a basse quote.

I meteorologi del CNR, massimo organo di ricerca italiano, gli esperti di cambiamenti climatici dell’ ONU e dell’ OCSE, l’ organizzazione dei Paesi industrializzati, denunciano il surriscalda-
mento della Terra e il cambio delle stagioni.

I dati che testimoniano il cambiamento climatico sono diversi: dall’ aumento di concentrazione di anidride carbonica nell’ atmosfera, all’ aumento della temperatura media globale, all’ aumento del livello dei mari.

I climatologi concordano sul fatto che la temperatura media globale sia aumentata di circa mezzo grado centigrado nell’ ultimo secolo, e ci si attende che essa continui ad aumentare in misura compresa tra 1,0 e 3,5 gradi centigradi entro l’ anno 2100.

Per capire come si sono innescate queste variazioni è utile conscere la modalità di riscaldamento della Terra e il bilancio della radiazione.
La Terra riceve calore dal Sole per irraggiamento. L’energia solare che raggiunge la superficie terrestre rappresenta circa il 45% di quella in entrata nell’ alta atmosfera. La Terra riscaldandosi subisce un aumento di temperatura ma comincia ad emettere anche delle radiazioni, restituendo parte dell’energia assorbita.

La quantità di energia emessa aumenta al crescere della temperatura finchè si raggiunge una condizione di “equilibrio radiativo” quando l’ energia emessa per irraggiamento uguaglia l’ energia assorbita.

La Terra (intesa come insieme delle terre emerse, degli oceani, dei vegetali e degli strati più bassi della atmosfera) emette radiazioni sia durante il giorno che durante la notte.
Questa radiazione è costituita da raggi infrarossi ad onde lunghe, caldi e poco penetranti, invisibili all’ occhio umano, che vengono assorbiti dal vapor d’ acqua e dal biossido di carbonio presente in atmosfera.
Questi componenti atmosferici assorbono anche la radiazione solare ma in misura minore rispetto a quella terrestre. La bassa atmosfera è quindi attraversata dalle onde corte dell’ energia solare, luminose e visibili all’occhio umano ed è riscaldata dalle onde lunghe della radiazione terrestre, calde e invisibili, che non possono abbandonarla.

Il vapor d’ acqua e l’ anidride carbonica contenuti nella bassa atmosfera agiscono come una copertura che restituisce calore alla Terra e attenua l’ escursione termica, che diversamente sarebbe molto pronunciata durante la notte e in inverno alle medie e alte latitudini.

Il processo che si realizza nell’ atmosfera è detto effetto serra, dall’ espressione adottata dai meteorologi per descrivere il principio di riscaldamento dell’ atmosfera usando come esempio la modalità di riscaldamento delle serre e delle case ad opera del Sole.

In una casa o in una serra, l’ energia solare a onde corte entra attraverso il vetro. L’ energia è assorbita dall’ aria presente nella stanza e irradiata nella stessa per mezzo di onde lunghe calorifiche che la riscaldano. Il calore accumulato non può uscire però verso l’ esterno per mescolarsi all’ aria più fresca.

La radiazione terrestre viene assorbita al 90% dall’ atmosfera, per il resto si disperde nello spazio. Oltre all’ irraggiamento, lo scambio di energia fra Terra e atmosfera avviene anche per conduzione e per consumo di calore da parte dell’ acqua presente sulle terre emerse durante l’evaporazione, tale calore (calore latente di evaporazione) viene liberato nell’ atmosfera quando il vapor d’ acqua condensa e si verificano fenomeni meteorologici quali pioggia, neve e grandine.
Le modificazioni esercitate dall’uomo nei confronti dell’ambiente atmosferico influiscono sui processi di condensazione e precipitazione.

Le attività umane immettono nell’atmosfera gas e particelle che risultano spesso molto dannosi per gli organismi viventi. Si riconoscono due categorie di inquinanti: la materia parcellizzata e gli inquinanti chimici.

La materia parcellizzata (detta anche aerosol) è rappresentata dalle particelle solide e liquide derivate dal fumo delle combustioni o proveniente da fonti naturali quali i vulcani. Queste particelle hanno tempi di permanenza brevi in atmosfera (inferiori a una settimana) e pertanto sono concentrati nei pressi delle loro fonti.

Gli inquinanti chimici sono composti gassosi che superano quantità normalmente presenti in aree lontane da zone densamente popolate e industrializzate.

I gas inquinanti sono principalmente: il biossido di zolfo, il monossido di carbonio, gli ossidi di azoto, l’ozono, gli idrocarburi, gli idrocarburi alogenati.

Questi inquinanti chimici non possono essere trattati separatamente dalla materia parcellizzata perchè sono spesso combinati con una singola particella in sospensione.

La reazione del biossido di zolfo con ossigeno e acqua produce una soluzione di acido solforico che cade al suolo con la pioggia o forma goccioline in sospensione. Insieme all’ acidido nitrico (che deriva dalla reazione degli ossidi di azoto con acqua) si ritiene il componente principale delle piogge acide, che sono ritenute responsabili del deperimento delle foreste e in modo diverso di danni arrecati ai monumenti delle città.
Dall’ ossidazione incompleta dei combustibili deriva l’ossido di carbonio, emesso soprattutto dagli autoveicoli.
L’ accumulo di anidride carbonica in atmosfera è favorito dai processi di combustione e dalla deforestazione delle zone tropicali. La pericolosità di questo gas è legata alla sua persistenza in atmosfera che raggiunge periodi di secoli.

Il biossido di zolfo tende a ristagnare a bassa quota nell’ atmosfera, l’ ossido di carbonio invece si diffonde facilmente, gli ossidi di azoto hanno comportamenti diversi perchè possono essere emessi al suolo o in quota dagli impianti fissi.

Un aspetto da sottolineare è il fatto che gli inquinanti non ricadono solo sulle aree dove sono stati emessi ma per lo più vengono spinti dai venti e quando il vento cessa ricadono a terra spesso in luoghi lontani da quello di emissione.
Un’ altra fonte di inquinamento è costituita dalla esplosione di bombe atomiche, da guasti ai reattori che producono energia utilizzando processi di fissione nucleare. La polvere radioattiva che cade a terra dopo questi eventi è costituita da nuclei radioattivi che inetragiscono con Ferro, Silice, polvere e qualsiasi altro materiale si trovi nelle vicinanze dell’ esplosione, a formare particelle insolubili.

Le particelle piu’ piccole aderiscono alle foglie e possono venire ingerite dagli animali entrando così a far parte della catena alimentare a livello degli erbivori, cioè dei consumatori primari.

Il consumo dei combustibili fossili comporta quindi un aumento di concentrazione nell’ atmosfera dei gas-serra. Questi gas presenti in atmosfera non ostacolano la radiazione solare in ingresso, ma tendono ad impedire che la radiazione infrarossa venga riemessa dalla superficie terrestre verso lo spazio, analogamente alla funzione del vetro in una serra. Una più alta concentrazione di questi gas provoca di conseguenza un aumento delle temperature e un clima più caldo.

Le conseguenze di tale cambiamento influiranno negativamente sia sull’ uomo, provocando danni alla sua salute, che sull’ ambiente in cui vive con deformazione dei manti stradali, aumento del consumo di energia elettrica per il funzionamento dei refrigeratori e dei condizionatori, sovraccarico di energia elettrica, distribuzione irregolare delle precipitazioni con alterazione dei regimi pluviometrici, problemi di qualità delle acque, di trattamento delle acque di scarico, di erosione e drenaggio urbano.
Autore : Dott. Geol. Ettorina Gambirasio