CLIMA

CLIMA

(X, p. 588)

Nel corso dell'ultimo decennio le interazioni tra la società umana industriale e l'ambiente nella sua totalità si sono notevolmente intensificate, alterando gli ecosistemi a volte anche in modo irreversibile. Il sistema climatico, generato dalle mutue interazioni tra atmosfera, idrosfera e biosfera, è quello su cui maggiormente l'attività umana si concentra. Poche questioni scientifiche hanno infatti attirato l'attenzione della pubblica opinione, e di conseguenza dei governi negli ultimi anni, quanto il problema dell'aumento dell'anidride carbonica nell'atmosfera e delle sue possibili conseguenze sul c. della Terra. L'interrogativo della climatologia (v. anche in questa Appendice) che al momento suscita il maggior interesse è se dalle osservazioni delle irregolarità del tempo meteorologico si possa dedurre una variazione climatica in atto e in caso affermativo se tale variazione sia dovuta a cause naturali o sia conseguenza delle azioni dell'uomo sull'ambiente. Prima di tentare di dare soluzione a questo quesito è necessario stabilire definizioni di tempo e c. che non diano adito ad ambiguità.

Tempo e clima. - Il tempo è lo ''stato dell'atmosfera'' quale si osserva in un luogo o in una regione durante un periodo (minuto, ora, giorno, mese, anno, secolo, ecc.) ed è definito dai valori assunti dalle grandezze fisiche (temperatura, pressione, umidità, ecc.) che caratterizzano l'atmosfera, insieme ai fenomeni meteorici quali temporali, nebbia, uragani, ecc. Il clima è definito dalla funzione di distribuzione della probabilità di occorrenza dei vari stati dell'atmosfera. Il c. è dunque caratterizzato dai tipi di tempo possibili, ciascuno con la sua probabilità di verificarsi. Questa astratta definizione, a priori, si concretizza operativamente, a posteriori, attraverso la stima statistica delle distribuzioni di frequenza dei vari tipi di tempo osservati nel passato. Questa definizione molto generale include le varie definizioni succedutesi nel corso degli anni.

Per avere operativamente il c. di un luogo è necessario esaminare lunghe serie storiche di osservazioni delle grandezze fisiche atmosferiche che caratterizzano il tempo in un dato periodo. L'analisi statistica delle serie storiche permette di ricavare le frequenze di occorrenza di ciascun tipo di tempo in funzione delle distribuzioni congiunte di ciascuna variabile fisica significativa. Purtroppo per poter definire completamente le distribuzioni statistiche sarebbero necessarie serie di lunghezza infinita, quindi ogni calcolo di frequenze contiene una indeterminazione dovuta ai limiti dei dati. A questo si deve aggiungere che l'analisi di lunghe serie comporta l'inclusione nella funzione di distribuzione di eventuali variazioni sistematiche (le ''tendenze a lungo termine'', le variazioni lente, ovvero, con termine anglosassone entrato in uso in italiano, il trend) che verrebbero così trattate alla stregua delle fluttuazioni casuali. Per definire operativamente il c. di un luogo è necessaria l'analisi di una serie quanto più possibile lunga di osservazioni, ma non tanto da presentare differenze, tra i valori iniziali e finali, statisticamente significative.

Benché le epoche il cui c. si può definire costante nel passato siano state di grande durata, le transizioni da un tipo di c. a un altro sono avvenute in tempi relativamente brevi, su scale da un decimo a un centesimo rispetto alla durata delle epoche a c. costante.

L'approccio statistico probabilistico a un problema scientifico può avere due ragioni distinte: o l'intrinseca proprietà del problema di manifestarsi in forma non deterministica o l'incapacità umana di conoscere i fenomeni e le loro cause dettagliatamente. Lo studio del c. condensa in sé ambedue gli aspetti, l'analisi degli eventi passati mostra sia caratteri non deterministici sia evoluzioni regolari causate da mutate condizioni geofisiche e astronomiche. Purtroppo, poiché le variazioni delle grandezze caratteristiche del c. mostrano ampiezze equivalenti indipendentemente dalla loro causa, non è possibile separare con certezza le proprietà statistiche da quelle deterministiche.

Il sistema climatico. - All'origine del c. è il ''sistema climatico'' costituito dagli elementi della Terra (atmosfera, idrosfera, biosfera) che con le loro mutue interazioni, fisiche e chimiche, determinano lo stato termodinamico dell'atmosfera. Dal punto di vista della velocità di variazione della temperatura propria, il sistema climatico si può suddividere in due sottosistemi: uno rapido e uno lento. Il sottosistema rapido è formato dall'atmosfera e dallo strato superficiale delle acque oceaniche e continentali, includendo in queste le nevi. Il sottosistema lento è composto dalle acque profonde e dai ghiacciai sia continentali sia oceanici, come le calotte polari.

L'evoluzione del sottosistema lento determina le tendenze e le variazioni climatiche a lungo termine, e può ritardare anche di mezzo secolo o più la reazione transitoria del c. dovuta ad azioni esterne quali l'immissione di gas con effetto serra sull'atmosfera.

Poiché non tutte le interazioni del sistema climatico sono a tutt'oggi note quantitativamente, non è possibile emettere previsioni attendibili sull'andamento delle grandezze caratteristiche del c., in primo luogo la temperatura. Gli attuali modelli per il c., pur cominciando a descrivere alcune proprietà del sistema climatico, sono ancora inadeguati alla realtà osservata, non rappresentano per es. le conseguenze sulla nuvolosità dovuta all'effetto serra che dovrebbe agire in senso opposto e quindi ridurre la temperatura.

Variazioni climatiche. - Secondo le definizioni di tempo e c. qui adottate, si dirà di essere in presenza di una variazione climatica ogniqualvolta si osservino cambiamenti nelle distribuzioni di probabilità (frequenza) delle grandezze fisiche caratteristiche.

Il c. è un regime dinamico soggetto sia a variazioni naturali, con scale temporali che possono variare dagli anni ai millenni, sia a possibili alterazioni antropiche.

Lo studio dei paleoclimi mostra serie di variazioni quasi periodiche quali le epoche glaciali, che si sono ripetute a intervalli di circa centomila anni nel corso del Quaternario. Tali variazioni sono dovute alle fluttuazioni dei parametri orbitali della Terra che causano leggere differenze nella radiazione solare ricevuta dal pianeta. A scale temporali minori e più recenti, osservazioni della temperatura media dell'aria alla superficie del globo, sia continentale sia oceanica, mostrano che durante lo scorso secolo si è avuto un riscaldamento sensibile legato alla fine del periodo relativamente freddo della cosiddetta ''piccola era glaciale'' durata dal 1550 al 1850 circa. Insieme a questa tendenza al riscaldamento si sono altresì osservate fluttuazioni continue di ampiezza superiore. Da questo non si può ancora stabilire una tendenza a lungo termine per il futuro poiché non è cambiata in modo apprezzabile la distribuzione di probabilità della temperatura.

Nella figura è mostrato l'andamento della temperatura dell'atmosfera al livello del mare negli ultimi cinquant'anni (valori medi globali quinquennali). A questa curva sperimentale è sovrapposta la curva teorica del riscaldamento che si dovrebbe osservare nell'atmosfera se dovesse avvenire un'immissione in aria di anidride carbonica tale da raddoppiare nel 2060 l'attuale contenuto con andamento lineare nel tempo. Come si vede la curva sperimentale oscilla intorno alla teorica, confermando in prima approssimazione la tendenza al riscaldamento. Si vede altresì che le oscillazioni naturali della temperatura sono della stessa ampiezza di quella teorica e quindi si stima che comunque nel corso dei prossimi 50 anni ancora il c. della Terra evolverà in funzione delle continue oscillazioni naturali, aggiungendo a queste il riscaldamento per effetto serra di origine antropica. Queste sono le conclusioni del gruppo di ricerca sui mutamenti climatici dell'Organizzazione meteorologica mondiale che però trascurano completamente le capacità di assorbimento dell'anidride carbonica da parte della biosfera e della idrosfera per mancanza di dati attendibili. Un'interpretazione alternativa per questo riscaldamento, egualmente valida, è fondata sull'analisi delle eruzioni vulcaniche dell'ultimo secolo. I vulcani attivi, emettendo polveri nell'atmosfera, alterano sensibilmente la distribuzione della radiazione solare che giunge al suolo, variando così uno degli elementi di azione del sistema climatico. Esaminando la sequenza delle grandi eruzioni vulcaniche si osserva che dal 1918 al 1948 si è avuto un minimo che potrebbe essere la causa di un processo di riscaldamento atmosferico diluito nel tempo dall'elemento lento del sistema climatico.

Il clima in Italia. − Per analizzare il c. globale si è usata come grandezza caratteristica la temperatura media dell'aria alla superficie terrestre. Però, poiché la distribuzione della temperatura non è uniforme sul pianeta né varia in modo unico nel tempo, non si può usare come unico indicatore efficace per il c. di regioni limitate. L'Italia, circondata dal Mediterraneo, con lo scudo settentrionale delle Alpi, ha un suo c. particolare caratterizzato da due tipi principali di tempo con i loro sottotipi: il ''tempo zonale'' e il ''tempo meridiano''.

Il tempo zonale è caratterizzato da correnti occidentali che, provenendo dall'Atlantico attraverso la penisola iberica e il bacino del Mediterraneo occidentale, portano tempo rapidamente variabile con piogge e temperatura fresca per la stagione.

Il tempo meridiano è caratterizzato da correnti orientate quasi lungo i meridiani e a seconda della direzione del flusso porta tempi molto diversi. Nel caso di correnti deboli o quasi nulle si hanno periodi anche lunghi asciutti, con alta temperatura (rispetto ai valori stagionali). Se le correnti sono vigorose meridionali si hanno piogge intense accompagnate da venti forti con temperature stagionalmente normali. Se le correnti sono settentrionali si hanno fenomeni molto intensi, neve, piogge forti, burrasche e temperatura rapidamente variabile con valori estremi.

In totale i tipi di tempo più frequenti sull'Italia sono associabili a questi quattro e il c. è descritto dalla loro distribuzione di frequenza. Durante il periodo 1930-1970 il c. è stato caratterizzato da una frequenza elevata di ''tempo zonale'' che ha determinato una distribuzione stagionale di temperature e precipitazioni su cui si sono calcolati i valori cosiddetti normali. Dai primi anni Settanta si è invece osservata una diversa frequenza dei tipi di tempo e quindi un'evoluzione del c. orientata verso il ''tempo meridiano'' che ha portato periodi di siccità e temperature estreme. Questi periodi di tempo meridiano, relativamente lunghi, sono detti situazioni di blocco e sono responsabili dell'aumento dei fenomeni estremi. Dal 1940 a oggi è stato osservato infatti un maggior numero di casi limite di temperatura in Europa rispetto al periodo 1900-1940. Poiché nel 17° e 18° secolo non si aveva certamente una attività industriale tale da influire sul c. e poiché il tempo aveva simili caratteristiche non si può escludere che questi fatti non rientrino nella naturale dinamica del clima. A questo riguardo bisogna dire che non è sufficientemente noto che la rivoluzione agricola del 18° secolo sia avvenuta in un periodo di c. favorevole. Pur non essendo note le cause della variazione di frequenza osservata, questa rientra nella proprietà dell'atmosfera di presentarsi nei due stati ''zonale'' o ''meridiano'' rispettivamente con flussi lungo i paralleli o lungo i meridiani.

Estendendo i concetti suesposti di tempo zonale e meridiano all'intero emisfero settentrionale, si osserva che l'atmosfera, nel suo complesso, tende a presentarsi per periodi anche lunghi in ciascuno di questi due stati per poi improvvisamente passare all'altro. Le conseguenze, come si è osservato anche in Italia negli ultimi anni, possono essere notevoli e condurre a condizioni estreme di siccità e di temperatura. La bimodalità zonale, meridiana delle correnti aeree, è una proprietà intrinseca dell'atmosfera e quindi il perdurare di una situazione piuttosto che dell'altra, pur con le gravi conseguenze sul tempo, non deve autorizzare interpretazioni sul c. e sulla sua evoluzione.

Bibl.: Bollettino dell'Organizzazione meteorologica mondiale, vol. 39, 1 (1990).