Gas serra
Anidride carbonica
L’anidride carbonica (CO2) è il gas serra più significativo. Le fonti naturali di CO2 atmosferica includono il degassamento dai vulcani, la combustione e il decadimento naturale della materia organica e la respirazione da parte di organismi aerobici (che utilizzano ossigeno). Queste fonti sono bilanciate, in media, da un insieme di processi fisici, chimici o biologici, chiamati “lavandini”, che tendono a rimuovere la CO2 dall’atmosfera. I pozzi naturali significativi includono la vegetazione terrestre, che assorbe CO2 durante la fotosintesi.
Encyclopædia Britannica, Inc.
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A number of oceanic processes also act as carbon sinks. One such process, the “solubility pump,” involves the descent of surface seawater containing dissolved CO2. Un altro processo, la “pompa biologica”, prevede l’assorbimento di CO2 disciolto dalla vegetazione marina e dal fitoplancton (piccoli organismi fotosintetici fluttuanti) che vivono nell’oceano superiore o da altri organismi marini che usano la CO2 per costruire scheletri e altre strutture fatte di carbonato di calcio (CaCO3). Mentre questi organismi scadono e cadono sul fondo dell’oceano, il loro carbonio viene trasportato verso il basso e alla fine sepolto in profondità. Un equilibrio a lungo termine tra queste fonti naturali e pozzi porta al livello di fondo, o naturale, di CO2 nell’atmosfera.
Al contrario, le attività umane aumentano i livelli di CO2 atmosferico principalmente attraverso la combustione di combustibili fossili (principalmente petrolio e carbone, e secondariamente gas naturale, per uso nei trasporti, nel riscaldamento e nella produzione di elettricità) e attraverso la produzione di cemento. Altre fonti antropogeniche includono l’incendio delle foreste e la bonifica della terra. Le emissioni antropogeniche rappresentano attualmente il rilascio annuale di circa 7 gigatoni (7 miliardi di tonnellate) di carbonio nell’atmosfera. Le emissioni antropiche sono pari a circa il 3 per cento delle emissioni totali di CO2 da fonti naturali, e questo carico di carbonio amplificato dalle attività umane supera di gran lunga la capacità di compensazione dei pozzi naturali (forse fino a 2-3 gigatoni all’anno).
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La CO2 si è quindi accumulata nell’atmosfera ad un tasso medio di 1,4 parti per milione (ppm) in volume all’anno tra il 1959 e il 2006 e circa 2,0 ppm all’anno tra il 2006 e il 2018. Nel complesso, questo tasso di accumulo è stato lineare (cioè uniforme nel tempo). Tuttavia, alcuni pozzi correnti, come gli oceani, potrebbero diventare fonti in futuro. Ciò può portare a una situazione in cui la concentrazione di CO2 atmosferica si accumula a un tasso esponenziale (cioè a un tasso di aumento che aumenta anche nel tempo).
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Il livello di fondo naturale del biossido di carbonio varia in tempi di milioni di anni a causa di lenti cambiamenti nel degassamento attraverso l’attività vulcanica. Ad esempio, circa 100 milioni di anni fa, durante il periodo cretaceo, le concentrazioni di CO2 sembrano essere state diverse volte superiori a quelle odierne (forse vicine a 2.000 ppm). Negli ultimi 700.000 anni, le concentrazioni di CO2 hanno variato su un intervallo molto più piccolo (tra circa 180 e 300 ppm) in associazione con gli stessi effetti orbitali terrestri legati all’andare e venire delle ages glaciali dell’epoca pleistocenica. All’inizio del 21 ° secolo, i livelli di CO2 hanno raggiunto 384 ppm, che è circa il 37% al di sopra del livello di fondo naturale di circa 280 ppm che esisteva all’inizio della rivoluzione industriale. I livelli di CO2 atmosferici hanno continuato ad aumentare e nel 2018 hanno raggiunto 410 ppm. Secondo le misurazioni del nucleo di ghiaccio, si ritiene che tali livelli siano i più alti da almeno 800.000 anni e, secondo altre linee di prova, potrebbero essere i più alti da almeno 5.000.000 anni.
La forzatura radiativa causata dall’anidride carbonica varia in modo approssimativamente logaritmico con la concentrazione di quel gas nell’atmosfera. La relazione logaritmica si verifica come risultato di un effetto di saturazione in cui diventa sempre più difficile, con l’aumento delle concentrazioni di CO2, per ulteriori molecole di CO2 influenzare ulteriormente la “finestra infrarossa” (una certa banda stretta di lunghezze d’onda nella regione infrarossa che non viene assorbita dai gas atmosferici). La relazione logaritmica prevede che il potenziale di riscaldamento superficiale aumenterà di circa la stessa quantità per ogni raddoppio della concentrazione di CO2. Ai tassi attuali di utilizzo dei combustibili fossili, un raddoppio delle concentrazioni di CO2 rispetto ai livelli preindustriali dovrebbe avvenire entro la metà del 21 ° secolo (quando si prevede che le concentrazioni di CO2 raggiungano 560 ppm). Un raddoppio delle concentrazioni di CO2 rappresenterebbe un aumento di circa 4 watt per metro quadrato di forzatura radiativa. Date le stime tipiche della” sensibilità al clima ” in assenza di fattori di compensazione, questo aumento di energia porterebbe a un riscaldamento da 2 a 5 °C (da 3,6 a 9 °F) rispetto ai tempi preindustriali. La forzatura radiativa totale delle emissioni antropiche di CO2 dall’inizio dell’era industriale è di circa 1,66 watt per metro quadrato.
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