Il clima

Il clima è lo stato medio del tempo atmosferico ad una scala temporale determinata. Su di esso influiscono molti fenomeni; di conseguenza, le variazioni in questi ultimi provocano i mutamenti climatici. Variazioni nelle emissioni solari, nella composizione atmosferica, nella disposizione dei continenti, nelle correnti oceaniche o nell'orbita terrestre possono modificare la distribuzione dell'energia e il bilancio radiativo terrestre, alternando così il clima planetario. Queste influenze possono classificarsi in esterne e interne alla Terra.

Tra le cause di influenze esterne troviamo:

M   Le variazioni solari poiché la temperatura media della Terra dipende, in gran misura, dal flusso di radiazione solare che essa riceve. Ciononostante, poiché questo apporto di energia varia lentamente nel tempo, non è considerato un contributo importante per la variabilità climatica. Questo avviene perché il Sole è una stella di tipo G in fase di sequenza principale, risultando quindi molto stabile. Il flusso radiativo, inoltre, è il motore dei fenomeni atmosferici poiché apporta all'atmosfera l'energia necessaria perché essi si producano. Inoltre le variazioni nel campo magnetico solare e le correlate emissioni di vento solare sono importanti, poiché l'interazione dell'alta atmosfera terrestre con le particelle provenienti dal Sole può generare reazioni chimiche in un senso o nell'altro, modificando la composizione dell'aria e delle nubi così come la loro formazione;

M   Le variazioni orbitali poiché, sebbene la luminosità solare si mantenga praticamente costante nei millenni, varia invece l'orbita terrestre. Questa oscilla periodicamente, modificando la quantità media di radiazione che riceve ogni emisfero nel tempo e queste variazioni provocano le glaciazioni e i periodi interglaciali. Ci sono tre fattori che contribuiscono a modificare le caratteristiche orbitali facendo in modo che l'insolazione media degli emisferi vari, sebbene il flusso globale di radiazione rimanga lo stesso. Si tratta della precessione degli equinozi, dell'eccentricità orbitale e dell'inclinazione dell'asse terrestre.

M   Gli impatti di meteoriti. È indubbio che tali fenomeni possano provocare un effetto devastante sul clima, liberando grandi quantità di CO₂, polvere e ceneri nell'atmosfera a causa di incendi in grandi regioni boschive. Si potrebbe quindi relazionare l'impatto di Chichulub (nello Yucatan) con il periodo di forti eruzioni dei vulcani dell'India, in quanto questo continente si situa circa agli antipodi rispetto al cratere di impatto. A causa di un impatto sufficiente, l'atmosfera potrebbe cambiare rapidamente, analogamente all'attività geologica del pianeta e alle sue caratteristiche orbitali.

Tra le cause di influenze interne troviamo:

M   La deriva dei continenti. La Terra ha conosciuto molti cambiamenti a partire dalla sua origine, 4.600 milioni di anni fa. 225 milioni di anni fa tutti i continenti erano uniti a formare la Pangea, e vi era un oceano universale chiamato Panthalassa. Questa disposizione favorì l'aumento delle correnti oceaniche e generò uno scarso scarto termico tra l'Equatore e il Polo. La tettonica a zolle ha separato i continenti e li ha posti nella situazione attuale. L'Oceano Atlantico si è formato a partire da 200 milioni di anni.La deriva dei continenti è un processo estremamente lento, per cui la posizione dei continenti fissa il comportamento del clima per milioni di anni.
Ci sono due aspetti da tenere in considerazione. Da un lato, le latitudini a cui si concentra la massa continentale: se le masse continentali sono situate alle basse latitudini si avranno pochi ghiacciai continentali e, in generale, temperature medie meno estreme. Analogamente, se i continenti sono molto frammentati si avranno zone inferiori di clima continentale.

M   La composizione atmosferica, poichè l'atmosfera primitiva, la cui composizione era simile a quella della nebulosa iniziale, perse i suoi elementi volatili H2 e He, in un processo denominato degassificazione, e li sostituì con i gas provenienti dalle eruzioni vulcaniche del pianeta, in particolar modo la CO₂, originando un'atmosfera di seconda generazione. In essa sono importanti gli effetti dei gas serra emessi in modo naturale dai vulcani e dai pozzi termali. D'altra parte, l'ossido di zolfo e gli altri aerosol emessi dai vulcani contribuiscono all'effetto contrario, raffreddando la Terra. A partire dall'equilibro fra le emissioni si avrà un determinato bilancio radiativo. Con l'apparizione della vita sulla Terra, la biosfera diventò un fattore importante per il clima. Inizialmente, il gruppo di organismi fotosintetici catturò gran parte della CO₂ dell'atmosfera primitiva e emise una grande quantità di ossigeno. Questo modificò l'atmosfera, permettendo l'apparizione di nuove forme di vita aerobica, favorite dalla nuova composizione dell'aria. Aumentò così il consumo di ossigeno e diminuì il consumo netto di CO₂ fino a raggiungere un equilibrio, l'atmosfera di terza generazione, che permane tuttora. Questo equilibrio fra le emissioni e gli assorbimenti si rende evidente nel ciclo del carbonio, per cui la CO₂ presenta oscillazioni annuali a seconda delle stagioni di crescita delle piante. L'atmosfera influisce fondamentalmente sul clima: se non esistesse, la temperatura sulla Terra sarebbe di -20sC; ma essa si comporta in modo differente in funzione della lunghezza d'onda della radiazione incidente. Il Sole, per la sua temperatura di circa 6000° K, emette fondamentalmente a 5 μm e l'atmosfera lascia passare la radiazione. La Terra ha una temperatura molto inferiore e riemette parte della radiazione ma a una lunghezza d'onda molto più ampia, di circa 15 μm, per i quali l'atmosfera non è trasparente. La CO₂ che è attualmente contenuta nell'atmosfera, in una concentrazione di 367 p.p.m., assorbe questa radiazione, così come il vapore acqueo. Il risultato è che l'atmosfera si riscalda e restituisce alla terra parte di questa energia per cui la temperatura superficiale media è di circa 15 sC, valore molto diverso da quello d'equilibrio senza atmosfera. Questo fenomeno è denominato effetto serra, che permette la vita sulla terra.Lo studio di quale fosse in passato la composizione dell'atmosfera viene oggi condotto a partire dalle bolle d'aria intrappolate nei ghiacci polari e nei campioni di sedimenti marini; si è così osservato che le concentrazioni di CO₂, metano ed altri gas serra sono fluttuate nel corso delle ere.

M   Le correnti oceaniche, o marine, sono fattori regolativi del clima che funzionano come moderatrici. L'esempio più chiaro è la corrente termoalina che, a causa delle differenze di temperature e di salinità, scende nel nord Atlantico mitigando le temperature delle coste europee e prende anche il nome di oscillazione nord atlantica.

M   Gli effetti antropogenici. L'uomo è l'ultimo degli agenti climatici influenzanti. La sua influenza iniziò con la deforestazione dei boschi per convertirli in terre coltivabili e in pascoli, e ha portato a grandi emissioni di gas serra: CO₂ dalle industrie e dai mezzi di trasporto e metano negli allevamenti intensivi e nelle risaie. Attualmente, sia le emissioni di gas sia la deforestazione, sono cresciute fino a un livello per cui pare difficile la loro riduzione nel breve o nel medio periodo, per le implicazioni tecniche ed economiche delle attività coinvolte. L'attività umana ha in questo modo intensificato l'effetto serra naturale, contribuendo in maniera ancora da calcolarsi al Riscaldamento globale. Infatti, con il continuo disboscamento, la costruzione di nuovi edifici in cemento e di dighe artificiali, la temperatura è notevolmente aumentata, per non parlare dell'emissione di anidride carbonica e sostanze nocive, che hanno creato un enorme squarcio nell'atmosfera, chiamato comunemente buco dell'ozono. Oltre a questi danni, i cambiamenti climatici porteranno allo scioglimento dei ghiacciai e di conseguenza all'innalzamento degli oceani che potrebbero ricoprire intere città costiere uccidendo, oltre a milioni di persone, anche innumerevoli specie di animali in rischio di estinzione come gli orsi polari o altri animali artici che non riuscirebbero a vivere in una terra con temperature troppo elevate. Una soluzione potrebbe essere quella di incominciare ad utilizzare energie alternative come l'idrogeno o l'energia fotovoltaica e, inoltre, una drastica riduzione del processo di industrializzazione nocivo all'ambiente sarebbe un vero sollievo per il nostro Pianeta.

Il riscaldamento del globo porterebbe all'aumento della temperatura delle acque marine, specialmente vicino alla superficie, modificando le correnti oceaniche, il moto ondoso e la salinità; la geografia degli ecosistemi marini subirebbe profondi cambiamenti.

A livello locale, la geografia condiziona il clima in diversi modi. L'istmo di Panama, ad esempio, devia il flusso delle acque caraibiche spinte verso ovest dall'effetto della rotazione terrestre, generando la corrente del Golfo; questa mitiga il clima della costa orientale degli Stati Uniti e di alcune regioni dell'Europa settentrionale. Le bianche distese di ghiaccio dell'Antartide, invece, riflettono grandi quantità di luce solare, sottraendola al sistema climatico globale