Cambiamenti climatici, livello di CO2 nel 2100 come 35 milioni di anni fa

Una coppia di pinguini antartici (chinstrap). Una nuova ricerca suggerisce che, se le emissioni di anidride carbonica continueranno al corrente ritmo, la Terra potrebbe tornare ad un clima di decine di milioni di anni fa, in cui i ghiacci antartici non esistevano (©UCAR, Photo by Andrew Watt.)

Ad una sola settimana di distanza rispetto alla pubblicazione di uno studio canadese che modellava il cambiamento climatico fino all’anno 3000 utilizzando modelli computerizzati, una ricerca USA ha invece indagato i livelli di anidride carbonica in atmosfera fino al 2100, paragonando però il nostro clima con quello del passato,  per la precisione con il clima terrestre di 35 milioni – 100 milioni di anni fa.

L’entità dei cambiamenti climatici durante il passato remoto della Terra suggerisce che le temperature future potrebbero aumentare di gran lunga più del previsto dai modelli attuali, se l’uomo continuerà a immettere gas a effetto serra al ritmo attuale. E’ quanto conclude una nuova analisi. Lo studio, svolto dallo scienziato del National Center for Atmospheric Research (NCAR) Jeffrey Kiehl, apparirà nel numero di questa settimana della rivista Science.

Sulla base di recenti ricerche, lo studio esamina la relazione tra temperature globali e elevati livelli di anidride carbonica in atmosfera decine di milioni di anni fa. Ed avverte che, se le emissioni di anidride carbonica dovessero continuare al ritmo attuale fino alla fine di questo secolo, le concentrazioni atmosferiche di gas a effetto serra raggiungerebbero livelli che  esistevano tra 30 e 100 milioni di anni fa circa, quando la temperatura globale media era di circa 16 gradi Centigradi al di sopra dei livelli pre-industriali.

Kiehl ha detto che le temperature globali potrebbero aumentare gradualmente nel corso dei secoli o millenni successivi in risposta all’immissione di biossido di carbonio (anidride carbonica). Elevati livelli di gas serra possono rimanere nell’atmosfera per decine di migliaia di anni, in base a recenti studi effettuati con modelli computerizzati che lo stesso studio cita (ad esempio questo).

Lo studio indica inoltre che il sistema climatico del pianeta, su lunghi periodi di tempo, potrebbe essere almeno due volte più sensibile alla CO2 rispetto a quelli attualmente previsti nei modelli computerizzati, che sono generalmente concentrati sulle tendenze del riscaldamento a breve termine. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che i modelli informatici – anche sofisticati – non sono stati ancora in grado di integrare processi fondamentali, come la perdita delle calotte polari, che si svolgono nel corso dei secoli o millenni e che amplificano gli effetti del riscaldamento da parte dell’anidride carbonica.

“Se non cominciamo seriamente a lavorare ad una riduzione delle emissioni di CO2, metteremo il nostro pianeta su una traiettoria che la specie umana non ha mai vissuto”, dice Kiehl, uno scienziato del clima che si è specializzato nello studio globale del clima nel passato geologico della Terra. “Noi condanneremo la civiltà umana a vivere in un mondo diverso per molte generazioni a venire.”

L’articolo riunisce i risultati di recenti studi che guardano a vari aspetti del sistema climatico, e vi aggiunge un approccio matematico sviluppato dallo stesso Kiehl per stimare la temperatura media globale nel lontano passato. La risposta del sistema climatico ottenuta da questo modello è in accordo con precedenti studi sull’effetto di  elevati livelli di biossido di carbonio in atmosfera. Il lavoro è stato finanziato dalla National Science Foundation, sponsor del NCAR.

Imparare dal passato della Terra

Kiehl ha incentrato il lavoro su una domanda fondamentale: quando è stata l’ultima volta che l’atmosfera terrestre conteneva il biossido di carbonio ai livelli che raggiungeremo entro la fine di questo secolo?

Se le società continueranno a usare combustibili fossili al ritmo attuale, i livelli atmosferici di biossido di carbonio si prevede che raggiungeranno circa 900-1.000 parti per milione entro la fine di questo secolo. Attualmente siamo a livelli di circa 390 parti per milione, mentre i livelli pre-industriali erano di circa 280 parti per milione.

Dal momento che l’anidride carbonica è un gas serra che intrappola il calore nell’atmosfera terrestre, è fondamentale per la regolazione del clima terrestre. Senza l’anidride carbonica, il pianeta gelerebbe. Ma se  i livelli atmosferici del gas aumentano, cosa che è già avvenuta nel passato geologico, le temperature globali aumenteranno drammaticamente, con la conseguente immissione di gas a effetto serra aggiuntivi, come il vapore acqueo e il metano, che entrano nell’atmosfera attraverso i processi relativi a evaporazione e scongelamento. Questo porta ad un ulteriore riscaldamento.

Kiehl ha usato i dati di una recente sulla ricerca che, analizzando le strutture molecolari in materiali organici fossili, mostrava che i livelli di biossido di carbonio hanno probabilmente raggiunto 900-1.000 parti per milione circa 35 milioni di anni fa.

A quel tempo, le temperature sul pianeta erano sensibilmente più calde rispetto ad oggi, soprattutto nelle regioni polari, anche se la produzione di energia del Sole era leggermente più debole. Gli alti livelli di biossido di carbonio nell’atmosfera teneva i tropici a circa 5-10 °C al di sopra temperature attuali. Le regioni polari avevano temperature medie circa 15-20 °C al di sopra delle temperature attuali.

Kiehl ha applicato formule matematiche per calcolare che la temperatura media annua della Terra 30-40 milioni di anni fa era in media di 31 °C, notevolmente superiore rispetto alla temperatura pre-industriale media di circa (15 ° C).

Modelli climatici sbagliano… per difetto?

Lo studio ha anche scoperto che il biossido di carbonio può avere un effetto sulla temperatura globale almeno doppio rispetto a quanto attualmente previsto dai modelli numerici del clima globale.

I modelli computerizzati più usati nel mondo accademico in generale prevedono che un raddoppio di anidride carbonica nell’atmosfera avrebbe un impatto riscaldamento nell’intervallo di 0,5-1,0 [°C per Watt per metro quadrato] (quest’ultimo valore è una misura della sensibilità del clima terrestre ai cambiamenti di gas a effetto serra che i climatologi spesso usano). Tuttavia, i dati pubblicati mostrano che l’impatto dell’anidride carbonica 35 milioni di anni fa era molto superiore, circa 2 °C per Watt per metro quadrato.

I modelli numerici attuali catturano con successo gli effetti a breve termine dell’aumento dell’anidride carbonica in atmosfera. Ma i dati del passato geologico della Terra registrano anche gli effetti a lungo termine, che fanno la differenza nei risultati. L’eventuale fusione delle calotte di ghiaccio ai poli, per esempio, porta ad un ulteriore riscaldamento, perché espone superfici scure di terra o di acqua, che assorbono più calore rispetto agli strati di ghiaccio.

“Questa analisi dimostra che su scale di tempo più grandi il nostro pianeta può essere molto più sensibile ai gas serra di quanto pensassimo”, dice Kiehl.

I climatologi stanno aggiungendo nei modelli nuovi parametri che considerano anche l’effetto dello scioglimento delle calotte polari e fattori aggiuntivi. Quando questi miglioramenti nei modelli climatici arriveranno nel prossimo futuro,  Kiehl ritiene che le previsioni dei modelli computerizzati e i dati paleoclimatici si avvicineranno, dimostrando che l’impatto dell’anidride carbonica sul clima nel corso del tempo sarà probabilmente molto più rilevante rispetto a quanto previsto da numerose recenti ricerche.

Poiché l’anidride carbonica è pompata in atmosfera ad un tasso che non è mai stato sperimentato, Kiehl non ha potuto stimare quanto tempo ci vorrà perché il pianeta si riscaldi “a regime”. Tuttavia, un rapido riscaldamento renderebbe particolarmente difficile alle società e gli ecosistemi di adattarsi, aggiunge.

Se le emissioni continueranno sulla loro traiettoria attuale, “la specie umana e degli ecosistemi globali andranno incontro ad una situazione climatica mai sperimentata prima nella storia umana”, si legge nel documento.