Riscaldamento globale e modelli climatici

Al fine di esplorare le cause e gli effetti del riscaldamento globale e di prevedere gli scenari futuri, gli scienziati mettono a punto dei modelli climatici, ovvero delle simulazioni computerizzate del sistema climatico. I modelli climatici sono costruiti per simulare la mutua relazione tra oceani e atmosfera e considerano le modifiche territoriali, sia naturali che indotte dall’uomo. Esse sono strutturate in base alle leggi fondamentali della fisica e si basano su numerosi fattori che influenzano il clima della Terra.

Questi modelli sono assai complessi e, attraverso opportune tarature rispetto ai dati osservati, costituiscono uno strumento indispensabile agli scienziati rispetto allo studio ed alle previsioni rispetto agli scenari climatici. I modelli climatici più accreditati prevedono che, ad un mantenimento o ad un incremento delle emissioni antropiche dovute all’utilizzo di combustibili fossili seguirà un incremento della temperatura terrestre.
Partendo da questi presupposti e a seconda dei diversi modelli previsionali, si prevede un incremento di temperatura per la fine del XXI Secolo compreso tra 2°C e 6°C.

Il grafico mostra 4 diversi scenari che prevedono un aumento di temperatura (dal 1980 al 2100) di 0.9 °C - 5.4 °C.
Le emissioni (da 0 a 100 nel grafico) sono espresse in Gt Co2/anno. 1 Gt corrisponde a 1.000.000.000.000.000 Kg


Gli scenari di concentrazione rappresentativi (Representative Concentration Pathways, RCP) sono 4 differenti trend di calcolo relativi alla concentrazione (non all’emissione) dei gas serra in atmosfera utilizzate nell’ambito dello studio dell’IPCC contenuto nell’AR5 del 2014 (leggi rapporto).
Questi trend sono impiegati nella modellazione climatica. Essi descrivono 4 possibili scenari futuri, tutti plausibili e la cui realizzazione dipende dalle possibili evoluzioni delle emissioni di gas serra nell’arco del XXI Secolo. I quattro scenari denominati RCP (RCP2.6, RCP4.5, ecc…) si differenziano sulla base dell’incremento del radiative forcing espresso in W/m2 (ovvero rispettivamente 2.6, 4.5, ecc…) con riferimento all’era pre-industriale.

I differenti RCP sono relativi a 4 differenti scenari di emissione legati alle attività antropiche.
RCP2.6 assume un picco delle emissioni di gas serra tra il 2010 e il 2020 e un successivo trend decrescente.
RCP4.5 sposta il picco al 2040, mentre RCP6 lo sposta ulteriormente al 2080. Lo scenario peggiore (RCP8.5) postula un incremento sostanziale delle emissioni per tutta la durata del XXI Secolo.

I gas serra sono solo una parte del problema quando parliamo di riscaldamento globale. I cambiamenti innescati dai gas serra si ripercuotono infatti su altre componenti climatiche, esacerbando gli effetti negativi sul clima. Questi cambiamenti secondari (ovvero di secondo livello ma certamente non meno rilevanti), possono provocare incrementi di temperatura anche doppi rispetto a quelli causati dai soli gas serra. I cambiamenti secondari interessano le calotte polari e in generale i ghiacci, il vapore acqueo e le nuvole e il ciclo del carbonio.

Lo scioglimento dei ghiacciai e la generale diminuzione delle coperture nevose provoca un incremento dell’assorbimento della radiazione solare da parte della superficie terrestre. Le superfici bianche e riflettenti sono sostituite da superfici scure e capaci di assorbire gran parte della radiazione (e del calore) proveniente dal sole.

L’incremento di temperatura provoca poi l’incremento della massa di vapore acqueo libero in atmosfera. Il vapore acqueo è a sua volta un gas serra molto potente e di conseguenza impatta sul clima in maniera rilevante.

Altri effetti dovuti all’incremento di temperatura e che ne determinano un’amplificazione sostanziale, sono legati alle capacità di auto-equilibrio del sistema climatico rispetto al ciclo del carbonio. Gli scienziati prevedono che il riscaldamento globale potrà “correre” più velocemente nel momento in cui gli squilibri tra agenti emettitori e agenti assorbenti risulteranno rilevanti.