La coperta si accorcia

Un paio di anni fa Roy Spencer, che lavora insieme a John Christy sui dati delle temperature rilevate dai satelliti, ha pubblicato un libro con un titolo piuttosto significativo:

The great global warming blunder

Blunder significa “abbaglio”, ma anche svista o errore. Il comune denominatore del suo libro è semplice: nel gridare all’allarme per un clima che si disferebbe a causa delle attività umane, essenzialmente emissioni di CO2, la gran parte della comunità scientifica ha confuso la causa con l’effetto. Infatti nell’introduzione, salvo poi sviluppare il concetto molto più approfonditamente nel corpo del libro, egli asserisce che per giustificare, ovvero causare, una buona parte se non tutto l’aumento che le temperature medie superficiali hanno subito nelle ultime decadi del secolo scorso, sarebbe sufficiente una diminuzione dell’ordine dell’1-2% della copertura nuvolosa a livello globale.

Le nubi di fatto schermano i raggi solari. Se così non fosse non ci sarebbero fior di avveniristici e utopici progetti di generazione forzata della nuvolosità o di ancor più utopici specchi orbitanti per mitigare gli effetti del global warming antropico, in quella che chiamano geoingegneria ma è più che altro la caricatura delle gesta di Archimede Pitagorico.

Beh, sul Journal of Climate è uscito qualche tempo fa un paper con questo titolo:

A 39-Year Survey of Cloud Changes from Land Stations Worldwide 1971-2009: Long-Term Trends, Relation to Aerosols, and Expansion of the Tropical Belt

Un lavoro interessante, in cui gli autori si sono posti  il problema di riorganizzare dei dati relativi alle ossevazioni dirette della nuvolosità provenienti essenzialmente da stazioni sulla terraferma e da stazioni aeroportuali, attraverso sistemi di osservazione purtroppo ritenuti obsoleti, che pur resistendo localmente, sono purtroppo destinati a scomparire. Si tratta di osservazioni a vista, per molti aspetti imprescindibili per l’attività di volo, ma anche estremamente costosi rispetto alle più moderne stazioni automatiche capaci però di “osservare” solo la quantità e non il tipo di copertura nuvolosa.

Ebbene, in queste informazioni, pur incomplete per le ragioni di cui sopra e perché relative alle sole terre emerse, questo gruppo di studio ha riscontrato una diminuzione della nuvolosità in valore assoluto, con numeri oscillanti attorno ad una media di -1,56% e con un trend negativo dello 0,4% per decade. Numeri analoghi a quelli ipotizzati da Spencer.

Un trend e una diminuzione che avrebbero visto comunque differenze sostanziali tra i diversi tipi di nube, con quelle a più elevato sviluppo verticale, i cumulonembi, che sono aumentate, mentre sono diminuiti ad esempio i nembostrati. E’ giusto dunque porsi il quesito sulle origini di questo trend e di questa diminuzione. Indiziati principali i raggi cosmici, il cui effetto potenziale sulla nucleazione è oggetto di acceso dibattito, sebbene solo a margine del panorama della scienza del clima.

Una faccenda interessante quanto controversa, in considerazione del fatto che i dati coprono solo una porzione dei nostri cieli e hanno visto un progressivo impoverimento delle informazioni disponibili negli anni più recenti. Resta il fatto che l’ipotesi delle origini antropiche del riscaldamento del Pianeta poggia su una correlazione tra l’aumento delle temperature e l’aumento della concentrazione di CO2 che, sebbene elevata nel lungo periodo, mostra nel medio periodo anche segno negativo, senza che questo preoccupi più di tanto chi questa ipotesi la sostiene a gran voce. Nello stesso periodo incriminato per l’aumento delle temperature, sembra sia diminuita la nuvolosità, permettendo ad una maggiore quantità di radiazione solare di penetrare l’atmosfera a giungere a terra, per essere poi restituita in forma di radiazione ad onda lunga, l’unica capace di riscaldare l’atmosfera. E’ anche questa una correlazione e perché diventi un rapporto causale si deve risolvere il classico dilemma dell’uovo e la gallina. Aumenta la temperatura perché diminuiscono le nubi oppure è l’aumento della temperatura a consentire all’atmosfera di contenere maggiori quantità di vapore allo stato gassoso, facendo quindi diminuire la nuvolosità? Un’occhiata alla sezione Greenhouse gasses – Water Vapour del sito www.climate4you.com può aiutare a comprendere che tutte queste modifiche al contenuto di vapore dell’atmosfera non sono avvenute, anzi.

E’ comunque difficile dare una risposta, ma è anche difficile non tener conto di queste osservazioni e quindi essere colti dal dubbio. Un dubbio che se credete potete decidere di consolidare o fugare leggendo il paper per intero a questo link. Buon divertimento.

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Author: Guido Guidi

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13 Comments

  1. @ Donato: corretto, interessa il valore quantitativo.
    @ Giovanni: grazie, ma non sono riuscito a ricavarne il valore quantitativo
    cercato.

    A rischio di apparire troppo persistente, a questo punto ancora un paio di considerazioni interinali:

    1. Congettura #1: non avendo ancora conseguito il risultato, si può osservare come un calcolo basato sulla formula, non poi tanto complicata, di Beer-Lambert costi più di 200 EUR — questo può aiutare a capire perché la fattura per i modelli atmosferici ammonta già a qualche miliardo di USD… 😉

    2. Congettura #2: vsle la pena di insistere!
    Presso il link:
    http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/ed074p316
    si trova — quasi al giusto punto di cottura — un buon approccio numerico (pubblicato nel 1997, ma non da studenti tedeschi!) per il calcolo proposto, ma… accedervi costa o 30 EUR o una passeggiata alla biblioteca universitaria più vicina; confermo che il primo che pubblica qui un risultato numerico che non venisse validamente contestato, sempre qui, entro i 7 giorni successivi, vincerà il mini-concorso.

    Resto speranzoso… effettivamente le considerazioni di cui ai punti 10. e 11. più sopra restano centrali ai fini del perché di questo piccolo esercizio.

    Alvaro

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  2. Sulla base di una serie di calcoli effettuati applicando la legge di Lambert-Beer e di considerazioni fisiche credo che, quando la concentrazione di CO2 passa da 400 ppm a 600 ppm, il percorso atmosferico della radiazione infrarossa si accorci di circa 1/3 rispetto al percorso della radiazione quando la concentrazione di CO2 è di 400 ppm.
    E’ da precisare, però, che tale conclusione presuppone tutta una serie di semplificazioni e di schematizzazioni che rendono il “modello” matematico alquanto approssimato (forse eccessivamente).
    Tale mi era sembrato il senso della domanda proposta da Alvaro. Leggendo la sua replica, però, mi sono reso conto che interessa anche il valore quantitativo del percorso.
    Questo, però, è un problema molto più ostico.
    Ciao, Donato.

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  3. Grazie per i commenti — provo a chiarire la domanda con pò di narrativa; perdonatemi le semplificazioni/imprecisioni terminologiche.

    1. Immaginiamo un bicchiere trasparente pieno di acqua pura con una sorgente luminosa da un lato ed una fotocellula dall’altro lato, a X cm di distanza — posso misurare quanta luce incide sulla fotocellula e assumo quel valore pari al 100% = trasparenza completa.

    2. Adesso aggiungo un cm3 di inchiostro nero nel bicchiere e misuro la diminuzione della luce che arriva sulla fotocellula — supponiamo che passi solo il 10% della luce di prima: potrò dire, in questo caso, che il percorso che, in questa soluzione, assorbe il 90% della luce è pari a X cm.

    3. Adesso aggiungo ancora mezzo cm3 di inchiostro nero — la soluzione si oscura ulteriormente ed il 90% della luce verrà assorbito in meno di X cm — la domanda sarebbe: di quanti cm si sarà accorciato il percorso X che assorbiva il 90% della luce quando avrò aumentato del 50% la concentrazione dell’inchiostro?

    4. Nel caso della CO2 nell’atmosfera (attorno ai 400 ppm) ho ipotizzato una situazione tipica: una roccia calda il cui massimo dello spettro di emissione (radiazione infrarossa “lunga”) sia vicino ad alcune delle bande principali di assorbimento della radiazione infrarossa da parte della CO2.
    In altre parole, la CO2 nell’aria corrisponderebbe all’inchiostro nell’acqua di cui sopra.

    5. A questo punto devo calcolare dopo quanta distanza la CO2 avrà assorbito, in quelle bande di assorbimento, il 90% della radiazione emessa dalla roccia, vedi:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Beer%E2%80%93Lambert_law
    oppure in italiano:
    http://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Lambert-Beer

    6. Poi calcolo la distanza per una concentrazione maggiorata del 50% della CO2 nell’aria — sarà ovviamente una distanza più corta perché, sempre in quelle bande di assorbimento, l’aria più ricca di CO2 diventerà “più opaca” e assorbirà più intensamente la radiazione infrarossa.

    7. Senza averlo calcolato, per me è impossibile stimare anche solo l’ordine di grandezza di questo “accorciamento” dovuto alla maggiore concentrazione di CO2 — si tratta di centimetri, metri, chilometri?

    8. Tutta la problematica dell’incremento del GW (e dell’AGW) in funzione della maggiore concentrazione della CO2 nasce dal fatto che, assorbendo la radiazione IR lunga, la CO2 si scalda e quindi scalda l’atmosfera.

    9. Se l’atmosfera fosse tutta contenuta a pressione costante con la quota, il suo spessore totale sarebbe di circa 8 chilometri.

    10. Quindi, se il percorso per assorbire come sopra il 90% della radiazione risultasse abbastanza lungo — di qualche chilometro, per intenderci — risulterebbe che parte della radiazione non verrà assorbita dalla CO2 e sfuggirà oltre l’atmosfera. Aumentando la concentrazione di CO2 aumenterebbe quindi la quantità di calore trattenuta nell’atmosfera, per il semplice fatto che il maggior assorbimento ridurrebbe la parte che sfuggirebbe oltre l’atmosfera. (Sto facendo una marea di semplificazioni — in primis che l’assorbimento specifico dipenda solo dalla concentrazione ma non dalla pressione — ma mi sembra ragionevole per una stima grossolana.)

    11. Se, per converso, il percorso per assorbire il 90% fosse inferiore ad un chilometro, quasi tutta la radiazione sarebbe stata assorbita già a bassa concentrazione di CO2 — non sfuggirebbe più quasi nulla oltre l’atmosfera — e un aumento, piccolo o grande, di concentrazione non potrebbe assorbirne ulteriormente, non potendo di conseguenza contribuire ad un aumento di temperatura.

    12. Da qui il mio interesse per determinare quanto siano lunghi i percorsi di assorbimento per le due concentrazioni di CO2 nell’atmosfera, quella attuale attorno ai 400 ppm ed una maggiorata del 50%.

    Alvaro

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    • Se ho capito bene, l’idea è che sopra un certo valore l’effetto di riscaldamento globale della CO2 “saturerebbe” e quindi ulteriori aumenti della concentrazione sarebbero ininfluenti? E vuoi capire se siamo sopra o sotto questa soglia? Ho capito bene?

    • Hai capito perfettamente — e lo hai espresso molto meglio di me, grazie!

    • E’ una bella curiosità. Però temo, pur non essendo esperto di spettroscopia, che la cosa sia parecchio complicata. Credo che per la banda propria di assorbimento della CO2 siamo all’incirca nella condizione 11. Sono le bande IR adiacenti che verrrebbero maggiormente assorbite dalle molecole di CO2 a fronte di un aumento della concentrazione (cioè siamo all’incirca nella condizione 10).
      Anzichè provare a rispondere, reinterpreto (scherzosamente) il suo quesito in questo modo: a fronte di aumento di CO2, anzichè valutare di quanti virtuali gradi di latitudine il territorio si muove verso sud (boreale) o nord (australe), perchè non valutiamo di quanti metri virtuali scende? 🙂

  4. @ Alvaro
    forse sta chiedendo il punto di saturazione? perchè quello invece si dovrebbe abbassare, è il punto di assorbimento che si alza o sbaglio?

    Post a Reply
  5. io non capisco questo maledetto effetto serra antropogenico proprio non lo capisco!
    Perchè di dovrebbe accorciare il percorso? si dovrebbe allungare per quello che io so, a causa della saturazione.

    Post a Reply
  6. Veramente interessante !!

    Al riguardo (o almeno tangenzialmente) vi debbo confessare un mio insuccesso, ma forse, se CM (attraverso Guido che già conosce questa mia già “antica” frustrazione) lo consentisse, lo potrei rettificare in questa sede con un mini-concorso del tutto informale.

    La premessa: dopo qualche miliardo (o decina di miliardi?) di dollari di ricerca sul GW, la risposta alla domanda che pongo qua sotto dovrebbe essere veloce e alla portata di chiunque, al massimo con un paio di click su Internet.

    Nel mio caso senza successo, perchè purtroppo di risposte ne ho trovato solo una, una pubblicazione di un gruppo di studenti tedeschi in tempi non sospetti (1998 o giù di lì) e mi pare un pò troppo solitaria per considerarla definitiva… avrò sicuramente cercato male e ho quindi ho calcolato la risposta — ma il risultato non mi convince…

    Offro quindi un premio di 200 EUR al primo che, in queste pagine, risponda ad una semplice domanda e che la cui risposta non venga “falsificata” entro 7 giorni dagli altri lettori, sempre in queste pagine.

    Pregherei poi CM di proclamare il vincitore e di darmi le sue coordinate per saldare il mio debito!

    Non vi sono altre condizioni.

    Per contestualizzare la domanda: supponiamo che a livello del mare alla nostre latitudini in un qualsiasi giorno estivo di sole senza nuvole una roccia di emissività normale avrà raggiunto verso le ore 14 una temperatura superficiale, diciamo, di 45 gradi C con una temperatura dell’aria di 30 gradi C ed una umidità relativa del 50%.

    La domanda è semplice — sempre attraverso queste pagine accetterei con riconoscenza qualsiasi suggerimento per redigerla meglio — ed è la seguente:

    “Misurandola a partire dalla roccia, di quanto si accorcia la lunghezza del percorso atmosferico che avrà fatto assorbire alla CO2 nelle sue bande di assorbimento il 90% della radiazione infrarossa emessa dalla roccia in quelle bande se la concentrazione media attuale atmosferica della CO2, arrotondata a 400 ppm, aumentasse del 50% raggiungendo le 600 ppm?”

    Suggerimento: applicare la legge di Beer-Lambert.

    Piccolo divertimento accessorio: chiedete agli amici una stima di questo percorso, calcolate la media e lo scostamento medio delle loro risposte e comparate il tutto con la risposta calcolata.

    Grazie fin d’ora a CM se vorrà ospitare questa piccola manifestazione di curiosità — non tanto per il numero che risultasse quanto per le sue implicazioni.

    Alvaro

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    • Non so quanti dei miei amici capirebbero la domanda, e tra quelli che la capirebbero credo che solo uno o due sarebbero in grado di raccogliere la sfida. Però i 200E. sono alletanti… 🙂

    • E’ possibile tradurre la domanda contestualizzandola con le conseguenze pratiche? 🙂

  7. Questa è la forznate sottostimata, assenza o presenza di nuvolosità indotta dai flussi magnetici solari ad es.
    Lo so i serristi diranno che i dati non sono sicuri che sono dati ad occhio eppure questi spiegano tutto!

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