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Equilibrio climatico e punti di non ritorno: possiamo ancora controllare il clima?

Cosa sono i punti di non ritorno, cosa potrebbe accadere, come conviene agire: il genere umano come custode del clima

Il cambiamento climatico sta portando la Terra verso un clima che l’uomo non ha mai affrontato fin dalla sua comparsa sul pianeta. La concentrazione di CO2 in atmosfera è ormai pari a quella di 4 milioni di anni fa e sta rapidamente crescendo verso livelli visti ben 50 milioni di anni fa, quando la temperatura media globale era più alta di 14°C rispetto alla media preindustriale: uno stato che è stato chiamato “Hot-house Earth” – una casa rovente – ben lontana dalle condizioni che hanno permesso lo sviluppo della civiltà umana.

Dobbiamo combattere il cambiamento climatico per mantenere il nostro pianeta in uno stato climatico e biogeofisico simile a quello che abbiamo incontrato negli ultimi 10.000 anni circa, uno stato ottimale per il nostro sviluppo. Essendone ormai accertata la causa antropogenica, ne consegue che la responsabilità per la sopravvivenza della civiltà umana come la conosciamo oggi è (probabilmente ancora per poco) solo nostra.

Perché occorre aggiungere tra parentesi “probabilmente ancora per poco”?

A causa delle emissioni antropogeniche di gas serra, il sistema climatico rischia di superare i cosiddetti “punti di non ritorno” ed evolvere irrimediabilmente verso un nuovo equilibrio climatico, una “Hot-house Earth”. Il Sistema Terra è infatti un sistema complesso, caratterizzato da una serie di elementi interdipendenti che permettono il mantenimento della sua temperatura media e dell’attuale stato climatico.

Uno di questi elementi sono i gas serra, che contribuiscono a regolare la temperatura del pianeta proprio tramite l’ormai ben noto “effetto serra”. Un altro è l’estensione dei ghiacci: il loro colore bianco permette di riflettere una buona parte della radiazione solare incidente sulla superficie terrestre, regolandone la temperatura. Ancora, ampi strati di nubi (stratocumuli) sovrastano il 20% della superficie degli oceani. L’eventuale instabilità e frammentazione degli stessi porterebbe, in modo simile a quanto avviene per i ghiacciai, a un maggior assorbimento di calore dal Sole da parte della superficie terrestre e quindi a riscaldamento. Altri elementi sono le grandi foreste, che potrebbero perdere il loro ruolo di assorbitori di anidride carbonica, e il permafrost in Artide, lo strato di terreno perennemente (anche in inverno) ghiacciato che mantiene “al sicuro” enormi quantità di metano, un gas serra assai più potente dell’anidride carbonica.

Purtroppo l’alterazione controllabile di uno solo di questi elementi – la quantità di gas serra, controllabile perché, da responsabili del loro aumento, possiamo decidere di fermarlo – può condurre all’alterazione di uno degli altri e così via, innescando una serie di processi a cascata che portano tutti a un’unica conseguenza, una Terra più calda, molto più calda, anche se l’iniziale causa scatenante rimanesse invariata – smettessimo cioè di emettere gas climalteranti.

Si tratta di un meccanismo a domino in cui un processo rinforza se stesso (il “punto di non ritorno” è superato quando il fenomeno si autoalimenta) e rinforza altri processi finchè anch’essi si autoalimentano.

Un punto di non ritorno del clima (climate tipping point) è dove un piccolo cambiamento fa una grande differenza e cambia lo stato o il destino di un sistema.

Tim Lenton, Università di Exeter

Questo meccanismo è ben rappresentato dal classico gatto che si morde la coda: ad esempio quanto più la temperatura aumenta tanto più i ghiacci fondono, quanto più i ghiacci fondono tanto più la superficie scura al loro posto assorbirà radiazione solare (invece di rifletterla), aumentando la propria temperatura, e così via. Lo stesso per gli altri processi citati, con forti connessioni fra di essi: il fondersi della calotta groenlandese può alterare la circolazione oceanica, causando l’accumulo di calore nell’Oceano Antartico e favorendo così il fondersi dei ghiacci antartici.

punti di non ritorno
Elementi a rischio di superare il punto di non ritorno, indicato in base al colore. Le frecce rappresentano le interdipendenze fra di essi. Fonte: Steffen et al., 2018

Tutto questo significa che potrebbe non essere possibile mantenere uno stato di equilibrio con temperature medie terrestri costanti e superiori di 2°C rispetto al livello preindustriale: una volta superata la soglia di attivazione dei meccanismi citati, la Terra sarebbe destinata a franare più o meno velocemente verso temperature medie ben superiori anche se smettessimo di emettere gas serra. Non esisterebbero cioè gli scenari climatici intermedi, caratterizzati da emissioni solo parzialmente ridotte e da un aumento di temperatura proporzionale alle stesse. Superata una certa soglia di temperatura ci ritroveremmo irrimediabilmente negli scenari peggiori.

È necessario supportare la ricerca nelle scienze del clima

Purtroppo, non sappiamo ancora esattamente quale sia questo limite di temperatura (non necessariamente sono proprio i 2°C citati nel paragrafo precedente). Alcuni dei processi menzionati o parti di essi, infatti, non si conoscono nel dettaglio: negli ultimi vent’anni l’IPCC ha progressivamente corretto la probabilità di attivazione del meccanismo a domino illustrato, prima considerata possibile solo sopra i 5°C di riscaldamento, ma nell’ultimo rapporto del 2018 anche fra gli 1 e i 2°C.  Molti dei meccanismi autoalimentanti e interdipendenti, infatti, sono stati a mano a mano affinati o aggiunti ai modelli climatici, e quindi presi in considerazione nel calcolo degli scenari. Un esempio è il ruolo delle nubi: i risultati preliminari delle nuove simulazioni climatiche (futuro report IPCC del 2021), comprendenti tale ruolo, hanno mostrato una ancora maggiore sensibilità del clima alle variazioni di concentrazione di gas serra. Una risposta amplificata, appunto, dalle variazioni indotte nelle nubi. Un altro esempio è dato dalla recente osservazione di velocità di fusione dei ghiacciai groenlandesi maggiori di quanto previsto: una possibile spiegazione potrebbe essere data dalle interazioni fra tali ghiacciai e l’oceano in cui sfociano alla testa dei fiordi, interazioni ancora non totalmente comprese nè inserite nei modelli climatici.

Potremmo, insomma, aver già innescato (o innescare nei prossimi decenni, dati i tempi necessari per la decarbonizzazione) questo effetto domino e, in sostanza, aver già condannato la Terra a procedere verso uno stato climatico ben più caldo e ben diverso da quello attuale.

Queste prospettive preoccupano ancora di più alla luce di un recente studio che ha dimostrato come la civiltà umana si sia da sempre collocata all’interno di una ben definita nicchia climatica. Negli scenari business-as-usual, ovvero i peggiori, luoghi oggi densamente popolati (o che sono previsti esserlo nei prossimi decenni) saranno presto caratterizzati da una temperatura annuale media ben al di fuori di questa nicchia, una temperatura che oggi è tipica di alcune ben limitate e inospitali aree del deserto del Sahara.

Come agire

A seguito di questa lista di pessime notizie, le buone notizie – o meglio le possibili attenuanti – sono tre:

  • Rallentamento della caduta. La velocità di caduta verso la situazione di “Terra rovente” è determinata anche dalle nostre emissioni: raggiungere gli obiettivi degli Accordi di Parigi potrebbe permettere una transizione sufficientemente lenta da consentire l’adattamento della civiltà umana al cambiamento climatico.
  • Evitamento della caduta. Se ancora non avessimo superato il “punto di non ritorno”, potremmo mantenere la Terra in uno stato di precario equilibrio intermedio fra una “Terra rovente” e la situazione preindustriale, tramite il nostro intervento attivo: il rafforzamento e la protezione dei naturali assorbitori di anidride carbonica (quali le foreste pluviali), la riduzione delle emissioni e la creazione di nuovi meccanismi di assorbimento (tecnologie di cattura del carbonio). Saremmo così custodi della stabilità del nostro ambiente.

La sfida per l’umanità è di influenzare le proprietà dinamiche del Sistema Terra in modo tale che le emergenti condizioni di instabilità nella zona fra l’Olocene – ultimi 11.000 anni – e uno stato molto caldo diventino uno stato stabile intermedio. Questo richiede che l’uomo intraprenda decisioni deliberate, integrali e adattive per ridurre impatti pericolosi sul Sistema Terra, cambiando e monitorando efficacemente il proprio comportamento per creare meccanismi di retroazione che stabilizzino questo stato intermedio.

Steffen et al., 2018

 

punti di non ritorno
Traiettorie del Sistema Terra nel tempo (il punto più “profondo” rispetto al piano del foglio è quello più indietro nel tempo). La Terra più in fondo è quella del periodo preindustriale, fra la glaciazione – a sinistra – e il massimo di temperature interglaciale – a destra. La Terra a media profondità è quella di oggi. Quella meno profonda è nello stato stabile che potremmo mantenere attivamente a temperature accettabili per la civiltà e che potrebbe essere possibile – ma non certo – soltanto se rispettassimo gli Accordi di Parigi. Le frecce tratteggiate sono le possibili traiettorie future del Sistema Terra: in una delle due cadremmo in uno stato di equilibrio di “Hot-house Earth”. Il colore indica la temperatura media della Terra in quel punto; la profondità delle conche invece la difficoltà e l’energia necessaria per uscire dallo stato del clima considerato: la pendenza delle conche rappresenta intuitivamente proprio la difficoltà nello scalare un pendio e la facilità nello scendere. Nel primo punto nel testo dovremmo cercare di rendere meno profonda la conca più calda, nel secondo dovremmo creare la conca di “Terra Stabile” (‘Stabilized Earth’ in figura). Fonte: Steffen et al., 2018
  • Accelerazione verso la sostenibilità. Anche il sistema socioeconomico è un sistema complesso, capace di cambiamenti radicali spinti da meccanismi autoalimentanti, verso una società sostenibile. Alcune trasformazioni sono già in atto, un esempio è la transizione verso l’energia rinnovabile: un relativamente ridotto investimento iniziale in ricerca ha permesso alle tecnologie rinnovabili di essere meno costose del fossile quando si tratta di installare nuova potenza. Si prevede che nel 2025 supereranno il carbone (e il gas) per diventare la maggiore fonte di generazione elettrica mondiale, producendo un terzo del totale. Una larga diffusione delle rinnovabili abbatterà i costi di produzione, permettendo sempre maggiori investimenti e riduzioni di prezzo. Si arriverà facilmente al punto in cui l’installazione di rinnovabili costerà meno che mantenere impianti fossili già esistenti, completando così la transizione.

Il ruolo di tutti in quanto appena descritto è chiaro e determinante: richiedere ai nostri governi maggiori investimenti nella ricerca o incentivi alle tecnologie pulite, così da velocizzare processi come quello legato alle energie rinnovabili o, in egual modo, alla mobilità elettrica, o a tecnologie che possano rendere più sostenibili altre attività umane di grande impatto climatico, come la produzione di cibo.

La strada è chiara: un investimento iniziale per sostenere la ricerca o l’uso di tecnologie verdi porta al miglioramento delle stesse fino alla convenienza economica, alla loro adozione e, infine, alla possibilità di ritardare o evitare la “Hot-house Earth”.

 

Fonti principali:

Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, Steffen et al., 2018

Climate tipping points — too risky to bet against, Lenton et al., 2019

 

Elisa Terenghi

Nata a Monza nel 1994, mi sono laureata in Fisica del Sistema Terra presso l’Università di Bologna nel marzo 2019, conseguendo anche l’Attestato di formazione di base di Meteorologo del WMO. Durante la tesi magistrale e un successivo periodo come ricercatrice, mi sono dedicata all’analisi dei meccanismi di fusione dei ghiacciai groenlandesi che interagiscono con l’oceano alla testa dei fiordi. Sono poi approdata a Meteo Expert, dove ho l’occasione di approfondire il rapporto fra il cambiamento climatico e la società, occupandomi di rischio climatico per le aziende.

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