Dietro la lotta per affrontare il riscaldamento globale e i cambiamenti climatici si trova l'aumento dei gas serra nella nostra atmosfera. Un gas serra è qualsiasi composto gassoso nell'atmosfera in grado di assorbire le radiazioni infrarosse, intrappolando e trattenendo il calore nell'atmosfera. Aumentando il calore nell'atmosfera, i gas a effetto serra sono responsabili dell'effetto serra, che alla fine porta al riscaldamento globale.
Radiazione solare e "effetto serra"
Il riscaldamento globale non è un nuovo concetto scientifico. Le basi del fenomeno sono state elaborate ben oltre un secolo fa da Svante Arrhenius nel 1896. Il suo articolo, pubblicato su Philosophical Magazine e Journal of Science, è stato il primo a quantificare il contributo dell'anidride carbonica a ciò che gli scienziati chiamano ora "serra" effetto."
L'effetto serra si verifica perché il sole bombarda la Terra con enormi quantità di radiazioni, che colpiscono l'atmosfera terrestre sotto forma di luce visibile, oltre a ultravioletti (UV), infrarossi (IR) e altri tipi di radiazioni che sono invisibili all'occhio umano. Circa il 30 percento della radiazione che colpisce la Terra viene riflessa nello spazio da nuvole, ghiaccio e altre superfici riflettenti. Il restante 70 percento è assorbito dagli oceani, dalla terra e dall'atmosfera, secondo la NASA.
Mentre assorbono le radiazioni e si surriscaldano, gli oceani, la terra e l'atmosfera rilasciano calore sotto forma di radiazione termica IR, che passa attraverso l'atmosfera nello spazio. L'equilibrio tra radiazione in entrata e in uscita mantiene la temperatura media complessiva della Terra a circa 59 gradi Fahrenheit (15 gradi Celsius), secondo la NASA.
Questo scambio di radiazioni in entrata e in uscita che riscalda la Terra viene definito effetto serra perché una serra funziona più o meno allo stesso modo. Le radiazioni UV in entrata passano facilmente attraverso le pareti di vetro di una serra e vengono assorbite dalle piante e dalle superfici dure all'interno. Le radiazioni IR più deboli, tuttavia, hanno difficoltà a passare attraverso le pareti di vetro e sono intrappolate all'interno, riscaldando la serra.
In che modo i gas a effetto serra influiscono sul riscaldamento globale
I gas nell'atmosfera che assorbono le radiazioni sono noti come "gas serra" (talvolta abbreviati come GHG) perché sono in gran parte responsabili dell'effetto serra. L'effetto serra, a sua volta, è una delle principali cause del riscaldamento globale. I gas serra più significativi sono vapore acqueo (H2O), anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O), secondo l'Environmental Protection Agency (EPA). "Mentre l'ossigeno (O2) è il secondo gas più abbondante nella nostra atmosfera, l'O2 non assorbe le radiazioni infrarosse termiche", ha affermato Michael Daley, professore associato di scienze ambientali al Lasell College in Massachusetts.
Mentre alcuni sostengono che il riscaldamento globale è un processo naturale e che ci sono sempre stati gas serra, la quantità di gas nell'atmosfera è salita alle stelle nella storia recente. Prima della Rivoluzione industriale, la CO2 atmosferica oscillava tra circa 180 parti per milione (ppm) durante le ere glaciali e 280 ppm durante i periodi caldi interglaciali. Dalla rivoluzione industriale, tuttavia, la quantità di CO2 è aumentata di 100 volte più rapidamente rispetto all'aumento dell'ultima era glaciale, secondo la National Oceanic and Atmospher Administration (NOAA).
I gas fluorurati - ovvero i gas a cui è stato aggiunto l'elemento fluoro - inclusi idrofluorocarburi, perfluorocarburi e esafluoruro di zolfo, vengono creati durante i processi industriali e sono anche considerati gas a effetto serra. Sebbene siano presenti in concentrazioni molto ridotte, intrappolano il calore in modo molto efficace, rendendoli gas ad alto potenziale di riscaldamento globale (GWP).
I clorofluorocarburi (CFC), una volta utilizzati come refrigeranti e propellenti aerosol fino a quando non sono stati gradualmente eliminati da un accordo internazionale, sono anche gas a effetto serra.
Esistono tre fattori che influenzano il grado in cui qualsiasi gas a effetto serra influenzerà il riscaldamento globale, come segue:
- La sua abbondanza nell'atmosfera.
- Quanto tempo rimane nell'atmosfera.
- Il suo potenziale di riscaldamento globale.
L'anidride carbonica ha un impatto significativo sul riscaldamento globale in parte a causa della sua abbondanza nell'atmosfera. Secondo l'EPA, nel 2016, le emissioni di gas serra negli Stati Uniti sono state pari a 6.511 milioni di tonnellate (7.177 milioni di tonnellate) di equivalenti di anidride carbonica, pari all'81% di tutti i gas serra causati dall'uomo - in calo del 2,5% rispetto all'anno precedente. Inoltre, la CO2 rimane nell'atmosfera per migliaia di anni.
Tuttavia, il metano è circa 21 volte più efficiente nell'assorbire le radiazioni rispetto alla CO2, dandogli un rating GWP più elevato, anche se rimane nell'atmosfera solo circa 10 anni, secondo l'EPA.
Fonti di gas serra
Alcuni gas a effetto serra, come il metano, sono prodotti attraverso pratiche agricole, incluso il letame. Altri, come la CO2, derivano in gran parte da processi naturali come la respirazione e dalla combustione di combustibili fossili come carbone, petrolio e gas.
La seconda causa del rilascio di CO2 è la deforestazione, secondo una ricerca pubblicata dalla Duke University. Quando gli alberi vengono uccisi per produrre beni o calore, rilasciano il carbonio che viene normalmente immagazzinato per la fotosintesi. Questo processo rilascia nell'atmosfera quasi un miliardo di tonnellate di carbonio all'anno, secondo la valutazione globale delle risorse forestali del 2010.
La silvicoltura e altre pratiche di uso del suolo possono compensare alcune di queste emissioni di gas serra, secondo l'EPA.
"Il reimpianto aiuta a ridurre l'accumulo di anidride carbonica nell'atmosfera mentre alberi in crescita sequestrano l'anidride carbonica attraverso la fotosintesi", ha detto Daley a Live Science. "Tuttavia, le foreste non possono sequestrare tutto il biossido di carbonio che stiamo emettendo nell'atmosfera attraverso la combustione di combustibili fossili e una riduzione delle emissioni di combustibili fossili è ancora necessaria per evitare l'accumulo nell'atmosfera".
In tutto il mondo, la produzione di gas a effetto serra è fonte di grave preoccupazione. Dall'inizio della Rivoluzione industriale al 2009, i livelli di CO2 atmosferica sono aumentati di quasi il 38% e i livelli di metano sono aumentati del 148%, secondo la NASA, e la maggior parte di tale aumento è stata negli ultimi 50 anni. A causa del riscaldamento globale, il 2016 è stato l'anno più caldo mai registrato e con il 2018 in pista il quarto più caldo, 20 degli anni più caldi mai registrati dopo il 1998, secondo l'Organizzazione meteorologica mondiale.
"Il riscaldamento che osserviamo influisce sulla circolazione atmosferica, che influisce sui modelli di precipitazioni a livello globale", ha dichiarato Josef Werne, professore associato presso il Dipartimento di Geologia e Scienze Planetarie dell'Università di Pittsburgh. "Ciò porterà a grandi cambiamenti ambientali e sfide per le persone di tutto il mondo."
Il futuro del nostro pianeta
Se le attuali tendenze continuano, scienziati, funzionari governativi e un numero crescente di cittadini temono che i peggiori effetti del riscaldamento globale - condizioni meteorologiche estreme, innalzamento del livello del mare, estinzioni di piante e animali, acidificazione degli oceani, grandi cambiamenti climatici e sconvolgimenti sociali senza precedenti - saranno inevitabile.
In risposta ai problemi causati dal riscaldamento globale dei gas a effetto serra, il governo degli Stati Uniti ha creato un piano d'azione per il clima nel 2013. E nell'aprile 2016, rappresentanti di 73 paesi hanno firmato l'accordo di Parigi, un patto internazionale per combattere i cambiamenti climatici investendo in un sistema sostenibile , futuro a basse emissioni di carbonio, secondo la Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC). Gli Stati Uniti sono stati inclusi tra i paesi che hanno concordato l'accordo nel 2016, ma hanno avviato le procedure per recedere dall'accordo di Parigi nel giugno 2017.
Secondo l'EPA, nel 2016 le emissioni di gas serra sono state inferiori del 12% rispetto al 2005, in parte a causa della forte riduzione della combustione di combustibili fossili derivante dal passaggio al gas naturale dal carbone. Le condizioni invernali più miti durante quegli anni hanno anche ridotto la necessità che molte case e aziende aumentino il calore.
I ricercatori di tutto il mondo continuano a lavorare per trovare modi per ridurre le emissioni di gas a effetto serra e mitigarne gli effetti. Una potenziale soluzione che gli scienziati stanno esaminando è quella di aspirare l'anidride carbonica dall'atmosfera e seppellirla sottoterra a tempo indeterminato, ha affermato Dina Leech, professore associato di scienze biologiche e ambientali presso la Longwood University in Virginia.
"Quello che possiamo fare è minimizzare la quantità di carbonio che accumuliamo lì e, di conseguenza, minimizzare il cambiamento di temperatura", ha detto Leech. "Tuttavia, la finestra d'azione si sta rapidamente chiudendo."
Risorse addizionali:
- EPA - Cambiamenti climatici: informazioni di base
- NASA: Global Climate Change
- National Geographic - Climate Milestone: il livello di CO2 della Terra supera i 400 ppm
Questo articolo è stato aggiornato il 3 gennaio 2019 dalla collaboratrice di Live Science Rachel Ross.
