effètto sèrra

fig. 1

effètto sèrra Fenomeno che si produce allorché un certo mezzo (per es., il vetro con cui sono fatti i tetti delle serre) risulta trasparente alle componenti di breve lunghezza d’onda dello spettro della radiazione solare (per es., alla parte ultravioletta e visibile) ma è opaco rispetto a radiazioni di maggiore lunghezza d’onda come la radiazione infrarossa: un mezzo con queste caratteristiche trattiene la radiazione infrarossa emessa dai corpi riscaldati in seguito all’assorbimento della radiazione di minore lunghezza d’onda con un conseguente aumento della temperatura sottostante (fig. 1).

Effetto serra naturale

Circa il 33% della energia solare incidente è riflesso verso lo spazio dall’atmosfera terrestre, il 24% è assorbito dall’atmosfera e il restante 43% è assorbito dalla superficie terrestre. Su scala planetaria, sia la superficie terrestre sia l’atmosfera cedono una quantità di energia pari a quella ricevuta, così da mantenere costante il valore medio della loro temperatura. La superficie terrestre perde energia soprattutto emettendo verso l’atmosfera una radiazione compresa in un intervallo spettrale spostato verso l’infrarosso. I componenti dell’atmosfera sono abbastanza trasparenti alle radiazioni nella banda del visibile (quindi alla radiazione solare incidente), mentre presentano bande di forte assorbimento sull’infrarosso, ovvero nel campo caratteristico dell’emissione terrestre. Perciò, la maggior parte dell’emissione della superficie terrestre è assorbita dall’atmosfera, che emette a sua volta sia verso lo spazio esterno sia verso la superficie terrestre; questa, dovendo emettere una quantità di energia superiore a quella effettivamente ricevuta dalla radiazione solare incidente, assume una temperatura superiore a quella corrispondente a un’assenza di scambi energetici fra superficie terrestre e atmosfera. Pertanto, nel sistema climatico terrestre si stabilisce un vero e proprio effetto serra in virtù del quale la temperatura superficiale della Terra, che dovrebbe essere di −18 °C in assenza di atmosfera, è attualmente (e favorevolmente) di circa +15 °C.

Effetto serra antropico

Si teme che l’aumento di concentrazione di CO₂ in atmosfera, causato da attività antropiche (produzioni industriali, trasporti, riscaldamento, agricoltura e allevamento) che richiedono l’ossidazione di sostanze contenenti carbonio, accentui l’effetto serra e provochi un innalzamento apprezzabile della temperatura della superficie terrestre, con danni ambientali difficilmente controllabili. Per secoli la concentrazione media di CO₂ in atmosfera è rimasta costante, regolata da meccanismi naturali (sintesi clorofilliana ed equilibri chimico-fisici fra anidride carbonica e acqua dei mari). Essi non sono più sufficienti a mantenere costante la percentuale di CO₂ nell’aria che è in aumento continuo. L’anidride carbonica, che presenta un forte assorbimento nell’infrarosso, è il più temibile dei cosiddetti gas serra, contribuendo da sola al 50% dell’effetto serra; la stessa proprietà di assorbire le radiazioni infrarosse hanno anche altri gas (metano, ossidi di azoto, clorofluorocarburi ecc.), la cui presenza nell’atmosfera è in continua crescita. A partire dagli anni 1990, si è individuata nelle attività antropiche la probabile causa di un aumento dell’effetto serra, per il quale le temperature medie si sono innalzate di quasi 1°C. Il primo accordo internazionale che ha stabilito una progressiva riduzione delle emissioni di gas serra, nel tentativo di fermare il riscaldamento globale, è stato il protocollo di Kyoto del 1997 (➔ clima). Secondo gran parte della comunità scientifica internazionale (tra cui lo stesso IPCC), se non saranno ridotte le emissioni, mediante il risparmio energetico e la razionalizzazione dei processi produttivi industriali, si manifesteranno ulteriori aumenti di temperatura, con conseguente innalzamento del livello dei mari, cambiamento delle fasce climatiche e incremento dei fenomeni meteorologici intensi, quali ondate di caldo e di freddo e cicloni. Avvicinandosi il 2012, data di scadenza del Protocollo di Kyoto, la Conferenza mondiale dell’ONU sul clima tenuta nel dicembre 2009 a Copenaghen, con la partecipazione di 192 paesi, ha mirato a un accordo per ridurre le emissioni di gas serra e trovare il denaro necessario per gli aiuti e le tecnologie pulite nei paesi poveri, ma non ha ottenuto risultati soddisfacenti.

fig. 2

Per valutare le effettive conseguenze sul clima dell’aumento di concentrazione di CO₂ e di altri gas in atmosfera, si deve conoscere l’andamento della temperatura terrestre nel corso del 20° sec., quale è mostrato in fig. 2 insieme alla curva teorica del riscaldamento che si dovrebbe osservare nell’atmosfera se dovesse aversi un’immissione di CO₂ tale da raddoppiare nel 2060 il contenuto del 1997 con andamento lineare nel tempo. La curva sperimentale oscilla intorno alla teorica, indicando in prima approssimazione una tendenza al riscaldamento; ma poiché le oscillazioni naturali della temperatura sono della stessa ampiezza dell’eventuale incremento teorico, non si può ancora stabilire se il riscaldamento sia realmente dovuto a un effetto serra di origine antropica. Va poi tenuto presente che l’incremento teorico non tiene conto della capacità di assorbimento della CO₂ da parte di biosfera e idrosfera.

Un’interpretazione alternativa del riscaldamento è fondata sull’analisi delle eruzioni vulcaniche del 20° secolo. I vulcani attivi, emettendo polveri in atmosfera, alterano 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’inerzia del sistema climatico.

Approfondimento

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