Acidificazione degli Oceani, alcune serie storiche di breve e lungo periodo

Contributo laico alla giornata mondiale degli oceani

Non m’intendo di biologia marina se non per aver seguito tantissimi anni fa le lezioni del professor Davide Calamari che nel suo corso universitario di zoologia trattava con molta passione tale tema parlando ad esempio dell’enorme potere tampone degli oceani. Tuttavia come cittadino sensibile alle tematiche ambientali sono da tempo preoccupato per l’acidificazione degli oceani ed il mio livello di preoccupazione è ulteriormente salito (i) dopo aver seguito su Focus i documentari di David Attenborough sulla barriera corallina, nei quali il documentarista londinese accusava la CO2 antropica e le elevate temperature dell’oceano di mettere a repentaglio la vita dei coralli e (ii) dopo aver letto un articolo uscito sul Corriere dell’8 giugno scorso dedicato alla giornata mondale degli oceani e che presentava l’emblematico titolo “L’acido minaccia il mare: a rischio coralli, plancton e tutta la catena alimentare”.

Ho pensato pertanto che sia utile segnalare ai lettori di CM alcune serie storiche del pH oceanico che ho reperito e che mi paiono particolarmente interessanti.

Anzitutto una serie della NOAA riferita alle Hawaii e che potremmo definire “da manuale” (figura 1). In essa si nota la CO2 in atmosfera (linea rossa – serie di Mauna Loa)e nelle acque superficiali oceaniche (linea verde) e l’andamento del pH delle acque oceaniche stesse che dal 1988 ad oggi scende di 4 decimi (da 8.10 a 8.06).

Figura 1 – Serie storica di CO2 atmosferica e oceanica e pH oceanico alla Hawaii.

Sullo stesso sito della NOAA ho trovato anche molte serie storiche di pH da boe o altri sistemi di monitoraggio e che mostrano andamenti assai diversi l’una dall’altra. Un esempio è riportato in figura 2 ed è riferito alla serie 2007-2017 della stazione su boa Papa, nell’Oceano pacifico (50.1 N, 144.9 W – ) che all’analisi visuale appare del tutto priva di trend.

Figura 2 – Serie storica di pH rilevata dalla boa oceanica Papa, gestita da NOAA in collaborazione con ricercatori canadesi (https://www.pmel.noaa.gov/co2/story/Papa)

Infine dall’articolo “Decadal variability in seawater pH in the West Pacific” di Wei et al., 2015 traggo poi il terzo diagramma di pH oceanico superficiale (figura 3) ottenuto analizzando la composizione isotopica del Boro dei carbonati biogenici marini del corallo LW4. Tale serie, riferita ad un sito nella parte nord del mar cinese meridionale (al largo dell’isola di Hainan) copre un lunghissimo periodo di 159 anni, grossomodo dal 1855 ad oggi, ed è per me stupefacente, perché indica una sostanziale assenza di trend associata alla presenza di una robusta ciclicità pluriennale (decadal in lingu inglese). Più in particolare Si noti che la serie:

  1. E’ totalmente scorrelata rispetto al trend crescente della CO2 atmosferica.
  2. Presenta una variabilità interannuale enorme, con pH che oscilla fra 7.66 e 8.40 (valore medio=8.04). Tale variabilità non è solo legata al sito su cui gli autori hanno operato ma si ripropone su un areale vastissimo, essendo stata evidenziata per serie più brevi ricavate in un sito dell’isola di Guam e in un sito sulla grande barriera corallina (Cairns – costa australiana Nord orientale).

Circa le cause di tale potente variabilità, Wei et al. (2015) la attribuiscono a fenomeni ciclici come l’ENSO, la PDO (Pacific decadal oscillation  – PDO pacific Decadal Oscillation) e alla periodica risalita di masse d’acqua dalla profondità indotta dal monsone. Wei et al. (2015)  (pag. 5) sottolineano anche che la maggior produttività ecsistemica indotta dall’incremento dei nutrienti portati dai fiumi (e dai più elevati livelli di  CO2, dico io) tende ad aumentare il pH.

Figura 3 – serie storica di lungo periodo del pH oceanico al largo dell’isola di Hainan nel settore Nord del Mar Cinese meridionale (Wei et al., 2015)

Invito infine a vedere la figura 4 che proviene anch’essa da Wei et al., 2015 e dalla quale emerge che negli ultimi 159 anni le temperature del sito considerato non presentano trend significativi e subiscono anch’esse una ciclicità pluriennale che ad esempio le porta dal 2000 in avanti a manifestare un significativo calo.

Figura 4 – Serie storica di lungo periodo dell’anomalia delle temperature oceaniche di superficie al largo dell’isola di Hainan nel settore Nord del Mar Cinese meridionale (Wei et al., 2015)

Deduzioni e domande aperte

Wei et al (2015), pur avendo a che fare con serie del tutto stazionarie, da scienziati prudenti quali essi sono scrivono che “calcoli eseguiti con modelli indicano un calo del pH di 0.1 negli ultimi 150 anni cui seguirà un calo di 0.2-0.3 entro la fine del XXI secolo (Caldeira and Wickett, 2003).” Ciò è in perfetta sintonia con quanto riporta il Corriere nel succitato suo articolo: “negli ultimi 150 anni il pH è sceso da 8.25 a 8.14…. se continua così a fine secolo gli oceani arriveranno a pH 7.8” e poi “le barriere coralline sono già sottoposte a sbiancamento dovuto al’acidificazione e all’aumento della temperatura dell’acqua”.

Queste affermazioni configgono tuttavia con le serie storiche termiche e di pH di lungo periodo proposte da Wei et al (2015) e sollecitano le seguenti domande finali:

  1. Come si può pensare che un decremento globale del pH a 7.9-7.8 possa minacciare ecosistemi marini che negli ultimi 150 anni hanno vissuto ciclicamente livelli di pH fino a 7.66?
  2. Se nel Pacifico Occidentale la variabilità interannuale di acidità e temperatura è – come tutto ci lascia immaginare – del tutto fisiologica, possiamo spingerci a pensare che le comunità di coralli e di altri organismi marini che in tali mari proliferano si siano da tempo adattate a tali fluttuazioni?

Debbo peraltro dire che non sono il primo a pormi queste domande (si veda ad esempio qui sul sito No Tricks Zone.

Ebbi già occasione di trattare su CM il tema dell’acidificazione degli oceani in un mio scritto del 2015 che fu seguito da 4 commenti. In particolare Donato Barone scrisse la frase: “il mare è diverso dalle provette di laboratorio per cui non si possono trasferire i risultati del laboratorio sic et simpliciter agli oceani.” Chissà che non avesse ragione.

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Author: Luigi Mariani

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5 Comments

  1. Scusate, ma io non riesco a capire una cosa. Con l’aumento delle temperature globali, la solubilità della CO2 non dovrebbe diminuire? E se la CO2 negli oceani diminuisce, non dovrebbe diventare più basica l’acqua?

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    • Paolo,
      dall’epoca pre industriale ad oggi la temperatura degli oceani è aumentata senza dubbio meno di 1°C, e su questo è più che mai eloquente la figura 4. Se per eccesso considero tuttavia pari a +1°C l’incremento termico e applico il modello marelac in ambiente R (descritto in M. T. Johnson, 2010. A numerical scheme to calculate temperature and salinity dependent air-water transfer velocities for any gas, Ocean Sci., 6, 913–932), ottengo che l’effetto di decremento della CO2 oceanica per cessione all’atmosfera è pari a circa il 3%.
      Al contempo però il tenore di CO2 in atmosfera è passato da 280 a 400 ppmv, il che applicando la legge di Henry (http://butane.chem.uiuc.edu/pshapley/GenChem1/L23/web-L23.pdf) porta a stimare un incremento della CO2 stoccata negli oceani del 42%.
      In sostanza dunque l’incremento netto è del 39%.

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      • Chiarissimo. Grazie mille per la risposta.

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  2. “In particolare Donato Barone scrisse la frase: “il mare è diverso dalle provette di laboratorio per cui non si possono trasferire i risultati del laboratorio sic et simpliciter agli oceani.” Chissà che non avesse ragione.”
    .
    Caro Luigi, mi fa piacere che tu sia tornato sull’argomento e che abbia portato una serie di dati che avvalorano un’idea apparentemente banale, ma che non tutti sono disposti ad accettare.
    Nella vita di tutti i giorni applico leggi fisiche ed equazioni per modellare strutture complesse e generare output che rappresentano materializzazioni di quelle leggi ed equazioni.
    Ogni giorno mi rendo anche conto che i modelli rappresentano la realtà in modo soddisfacente, ma non esatto. Di tutto ciò tengo conto mediante opportuni coefficienti di sicurezza che altro non sono che una misura della nostra incapacità di modellare la realtà (alias, ignoranza 🙂 ).
    Se fossimo capaci di comprendere in modo perfetto il comportamento del sistema che stiamo modellando, non avremmo alcun bisogno di coefficienti di sicurezza.
    Per me è, pertanto, concettualmente semplice accettare l’idea che un modello possa rappresentare in modo approssimativo la realtà e, quindi, sostenere che ciò che succede in provetta è diverso da quanto succede nell’oceano.
    Con questo io non butto nel cestino i miei programmi di calcolo (modelli), anzi ne curo l’aggiornamento pagando fior di quattrini. Allo stesso modo non butto nel cestino i modelli utilizzati per simulare il clima, l’acidificazione degli oceani e via cantando. Vorrei solo che le conclusioni cui si giunge sulla base dei loro risultati, fossero valutate considerando i possibili margini di errore, il grado di conoscenza delle leggi fisiche e chimiche alla base del sistema che stiamo modellando ed il modo in cui queste leggi riescono a rappresentare il sistema reale. Nulla di più e nulla di meno.
    Invece chi si pone queste domande viene tacciato di insensatezza: domenica scorsa durante la trasmissione RAI “In mezz’ora” in tali termini si espresse Piero Angela con riferimento agli scettici climatici ovvero a coloro che si chiedono se vale la pena o meno impiccarsi agli output dei modelli matematici.
    Nella fattispecie: è corretto seminare il panico circa la sorte dei nostri oceani sulla base dei risultati di un modello che calcola “l’acidità” delle acque marine di qui a 80 e passa anni? E questo indipendentemente dai dati delle serie storiche in nostro possesso che raccontano una storia diversa?
    Sembrerebbe proprio di si! 🙂
    Ciao, Donato.

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    • Donato,
      grazie per il tuo commento molto vissuto e che condivido appieno: anch’io da professionista uso da una vita modelli matematici per descrivere il comportamento di sistemi fisici e biologici e cerco di aver sempre ben presenti i limiti che tali modelli hanno, ad esempio in termini di dominio spaziale e temporale di applicabilità.
      Peraltro, anche se temo di ripetermi, mi viene da citare la famosa frase di Galileo secondo cui la natura è un libro aperto per colui che ha occhi sulla fronte (osservazioni, misure) e nella testa (modelli).
      Molti oggi tendono a staccare gli occhi sulla fronte da quelli nella testa (esempio: i succitati Wei et al., 2015 pur proponendo dati interessantissimi si guardano bene dal portarli alle estreme conseguenze), per cui vengono fuori cose avvilenti per il lettore avveduto e che ricordano certe aberrazioni del’aristotelismo (sezionando un cuore non vedo collegamenti fra i due atrii ma poichè l’ha scritto Aristotile devo dedurre che i collegamenti ci sono e che sono io non li riesco a vederli).
      Ecco, sostituiamo Aristotile con l’IPCC e il gioco è fatto, per cui eccoci proiettati in un XXI secolo che ripropone sul piano scientifico cose vecchie di alcuni secoli. In altri termini siamo di fronte a enormi progressi tecnologici nelle misure che non sono purtroppo accompagnati da analoghi progressi scientifico-culturali. Da questo punto di vista rimpiango spesso la limpidezza del giudizio dei grandi scienziati del XIX secolo e della prima parte del XX (penso ad esempio a De Saussure o a Heisenberg).

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