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Piante e Clima Globale – Parte II

Albedo, Scabrezza e Ciclo dell’Acqua: Così le Piante Modificano il Clima Globale

Da tempo mi porto in borsa un’analisi di scenario svolta con GCM che leggo a tempo perso perché confesso che non cessa mai di affascinarmi. Si tratta di una serie di simulazioni svolte da un gruppo di ricerca dell’università di Amburgo i cui risultati sono stati pubblicati nel 2005 con il suggestivo titolo “Green planet and desert word”.

Ovviamente si tratta di scenari e gli autori stessi, con un atteggiamento culturale che oggi è merce rara scrivono a chiare lettere quanto segue:

[success]

“Here a note of caution is in order. The analysis of extreme boundary conditions like green planet versus desert world clearly exhibits potential model inadequacies. Thus, model intercomparison for such cases may improve the insight into possible model deficiencies notwithstanding a better view on the underlying physical processes and feedbacks at work.”

[/success]

Il modello di Fraedrich è stato fatto girare in due condizioni estreme:

  • desert world: tutte le terre emerse sono private della vegetazione;
  • green world: terre emerse libere da ghiacci sono coperte da vegetazione arborea.

Il risultato della simulazione è che se afforestassimo tutte le aree desertiche e steppiche del pianeta si manifesterebbero i seguenti fenomeni, fra loro solo in parte coerenti:

  1. Si riattiverebbe il ciclo dell’acqua (figura 1) e come conseguenza di ciò da un lato si riattiverebbero gli scambi di energia fra equatore e poli (l’acqua è il vettore energetico principale per gli scambi latitudinali sul nostro pianeta) e dall’altro aumenterebbe il trasporto di vapore acqueo verso lo strato emittente (posto a circa 5,5 km di quota) e pertanto si accentuerebbe l’effetto serra.
  2. Si ridurrebbe l’albedo (l’albedo delle vegetazione è inferiore a quello del deserto) per cui più energia solare sarebbe trattenuta dal pianeta anziché essere dispersa verso lo spazio.
  3. Sotto la spinta della radiazione netta in ingresso (Oke, 1978) i vegetali emettono molto calore latente LE (effetto del processo di traspirazione) e poco calore sensibile H. Sia i flussi di H che quelli di LE sono flussi turbolenti ma un’essenziale differenza fra i due è che H viene percepito dai nostri sensi o misurato con i termometri (per questo si chiama “calore sensibile”) mentre LE non viene percepito dai sensi o misurato con i termometri (e per questo si chiama “calore sensibile”). In soldoni dunque se LE cresce ai danni di H si assiste ad una mitigazione della temperatura.

Come conseguenza di tali tre processi le simulazioni svolte con PUMA ci portano ad avere:

  • un pianeta sensibilmente più caldo alle latitudini medio-alte (dove dominano gli effetti 1 e 2) ed un po’ più freddo nella fascia tropicale ove domina l’effetto 3 (figura 2);
  • un pianeta più vivo (più biomassa vegetale dovrebbe significare anche più biodiversità);
  • un pianeta più bello (anche se ovviamente qui è tutta questione di gusti: alcuni lo chiamerebbero “paradiso” altri “inferno verde”).
Figura 1 – cambiamento del ciclo idrologico indotto da una copertura forestale estesa a tutte le terre libere da ghiacci secondo lo scenario “green planet” del modello PUMA (Kleidon 2002). Precipitazione ed evapotraspirazione sono valori globali annui (miliardi di metri cubi) mentre l’acqua precipitabile è espressa in millimetri (Fraedrich et al, 2005).
Figura 2a – Temperature medie estive (giugno, luglio, agosto) simulate con PUMA. Si notino le diminuzioni (linee tratteggiate) nella fascia intertropicale e gli aumenti sensibili alle latitudini medio-alte. In sostanza, secondo il GCM, alle latitudini medio-alte l’aumento globale della vegetazione avrebbe lo stesso effetto che di norma i modelli GCM attribuiscono all’incremento di CO2 (unica differenza è rappresentata dl raffreddamento simulato nella fascia intertropicale) (Fraedrich et al, 2005).
Figura 2b - Lo stesso di figura 2a ma riferito alle temperature medie invernali (dicembre-gennaio-febbraio). Anche qui si notano le diminuzioni (linee tratteggiate) nella fascia intertropicale e gli aumenti sensibili alle latitudini medio-alte (Fraedrich et al, 2005).

Da notare è infine che le simulazioni di Fraedrich et al. giungono alla conclusioni sopra riportate poiché considerano tre effetti chiave della vegetazione sul clima: effetto sull’albedo superficiale, effetto sulla scabrezza delle superfici ed effetto sul ciclo dell’acqua. La “grana grossa” del modello PUMA non consente invece di considerare gli effetti di mesoscala sulla copertura nuvolosa e le precipitazioni che sono rilevanti a livello globale in quanto il vapore acqueo prodotto dalla evapotraspirazione (in gran parte ascrivibile ai vegetali) è la componente principale della precipitazione continentale. Tali effetti sono stati invece analizzati da Pielke e Avisasr (1990), Pielke (2001) e Pielke et al (2007).

Bibliografia

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NB: le parti III e IV di questo ciclo saranno pubblicate rispettivamente il 23 e il 26 marzo. Al termine del ciclo sarà disponibile il download di un pdf dell’intero lavoro. La parte I è a questo link.
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Published inAmbienteAttualitàClimatologia

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