enea climatici.pdf · ch4 700 1.721 12 produzione di combustibili fossili, risaie, discariche,...
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Maurizio Sciortino e Domenico Santino
ENEAProgetto Speciale Clima Globale
IPPC: Con il termine clima si intende il tempo medio in termini della sua media e della sua variabilità in un determinato arco temporale ed in una determinata area geografica.
Pew-Center: Clima: il tempo mediato su un lungo periodo di una regione Il clima non è la stessa cosa del tempo
Zone climatiche(indice di aridità P/ETP)
Zone climatiche globali (%) (indice di aridità)
Freddo
Umido
Subumido secco
Semiarido
Arido
Iper arido
13,6%
39,2%
9,9%
17,7%
12,1%
7,5%
Le componenti del sistema climatico
Atmosfera
Idrosfera
Criosfera
Superficie terrestre
Biosfera
0.00000053 (0.53 x 10-9)CF2Cl2(CFC-12)
0.00000027 (0.27 x 10-9)CFCl3(CFC-11)
0.000031 (0.31 ppmv)N2OProtossito di azoto
10-8 to 10-5O3Ozono
0.00017 (1.7 ppmv)CH4Metano
0.037 (370 ppmv)CO2Biossido di Carbonio
0.93ArArgon
20.1O2Ossigeno
78.1N2Azoto
% CONCENTRAZIONEFORMULA
Composizione dell aria a livello del suolo in aree remote
GHG Concentrazionenel XVIIIsec.(ppbv)
Concentr. attuale(ppbv)
Vita media in atmosfera (anni)
Sorgenti antropiche GWP
CO2 278.000 358.000 Variabile Combustibili fossili,LUCF, produzione di cemento
1
CH4 700 1.721 12 Produzione di combustibilifossili, risaie,
discariche, allevamenti
21
N2O 275 311 120 Fertilizzanti, processiindustriali, combustione
310
HFC 0 0,105 12,1 Refrigeranti liquidi 1.300-1.400
PFC 0 0,07 50.000 Produzione dialluminio primario
6.500
SF6 0 0,032 3200 Fluido dielettrico 23.900
I GHG: car at t er ist iche e sor gent i di emissione
L ANGOLO VARIA FRA 22 E 24 GRADI
L ECCENTRICITAE2=1-(B/A)2 VARIA DA 0.0 (CERCHIO) A 0.05 CON UNA PERIODICITA DI 100.000 E 450.000 ANNI
ab
4000 A.C.
Sahara fertile, nasce l agricoltura, si popola la Mesopotamia,
2000 A.C.
Più arido, i deserti si sviluppano, nasce la civiltàegiziana lungo il Nilo
Più Freddo
Più Caldo
1000 A.C.
Cam b ia il clim a , d ecad en za v ecch ie civ il t à , sv ilu p p o romani e greci
Periodo di riscaldamento: nel 218 AC Annibale varca le Alpi con gli elefanti
Anno zero
Clima mite, la Libia è il granaio di Roma
For se u n a ca t a st r ofe clim a t ica ( v u lcan o?) , in v asion i dell occidente, Islam
500 D.C.
1000 D.C.
Medioevo caldo e mite, in Inghilterra vitigni, vichinghi in Groenlandia
1300 D.C.
P iccola er a Glacia le, gh iaccia i m olt o est esi, 1816 a n n o sen za estate
1850 D.C.
La temperatura si rialza di 0.5/1 grado, il mare cresce di livello
La temperatura della terra può essere valutata (in prima approssimazione) in base al
Bilancio Energetico Terrestre
La temperatura della terra sarebbe -19°C se l atmosfera non trattenesse, grazie all effetto serra , una parte dell energia che riceve dal sole.
Equilibrio radiativo pre-industriale
Radiazione solar e (onda cor t a)
20% viene riflesso indietro nello spazio dalle nubi;
6% viene diffuso indietro dalle molecole dell aria;
4% viene riflesso direttamente dalla superficie terrestre nello spazio
50% raggiunge la superficie terrestre
La t er r a r if let t e il 30% dell ener gia che incide su di essa (albedo)
Cosa accade al restante 70% della radiazione che non viene rif lessa indiet ro
16% viene assorbita dal particolato, ozono e vapore presenti negli starti più alti dell atmosfera;
4% viene assorbito dalle nubi presenti nella troposfera, la parte in cui avvengono gli veneti climatici;
50% raggiunge la superficie terrestre
Radiazione terrest re (onda lunga)
20% viene irradiato dalla superficie
14% viene assorbito dai gas serra contenuti nell atmosfera
6% va direttamente verso lo spazio
64% della radiazione dell atmosfera e delle nubi viene dispersa nello
spazio.
Radiazione dell at mosf era e delle nuvole
La radiazione che l atmosfera e le nuvole emettono nello spazio rappresenta circa il 69% dell energia emessa alla sommità dell atmosfera. Il restante 31% è temporaneamente immagazzinato dall atmosfera:
Come calore latente nell evaporazione (24%);
Come calore sensibile che genera i moti convettivi dell aria (7%)
Equilibrio radiativo 2xCO2
ATMOSFERA 1800: 600 Gt C
1987: 750 Gt C
ATMOSFERA 1800: 600 Gt C
1987: 750 Gt C
OCEANI38000 Gt C
OCEANI38000 Gt C
TERREBiomassa viva: 500-700 Gt C
Suoli: 1200 - 2000 Gt C
TERREBiomassa viva: 500-700 Gt C
Suoli: 1200 - 2000 Gt C
SEDIMENTI70000000 Gt C ( 3000 - 10000 Gt C combustibili fossili)
SEDIMENTI70000000 Gt C ( 3000 - 10000 Gt C combustibili fossili)
60 - 9050 - 65
0.2 0.2
2.0 0.5 - 2.0
5.3
0.3
Concentrazione atmosferica di alcuni gas
Anidride CarbonicaAnidride Carbonica
Metano
Protossido di Azoto
Emissioni di carbonio
(Miliardi di tonnellate)
Paesi poveri
Paesi ricchi
Variazioni della temperatura dell aria
Durante gli ultimi 3 secoli la popolazione umana èaumentata di 10 volte sino a 6000 milioni e quattro volte nel 20o secolo,
La popolazione animale è aumentata a 1400 milioni (1 mucca/famiglia); quadruplicandosi nell ultimo secolo,
Urbanizazione è cresciuta di oltre dieci volte nell ultimo secolo; quasi metà della popolazione vive in città,
La produzione industriale è cresciuta di 40 volte durante l ultimo secolo, l uso dell energia 16 volte,
Circa il 50 % della superficie terrestre è stata trasformata dall azione umana,
L uso di acqua è aumentato di 9 volte durante l ultimo secolo sino a 800 m3 /persona; 65 % irrigazione, 25 % industria, ~10 % idropotabile
Un insieme crescente di osservazioni indica che è in atto un riscaldamentoglobale.
Variazioni della temperatura media annua 1901-1999
Variazioni delle precipitazioni (%)
(1900-1994)Verde = incremento / Marrone = diminuzione
Trend precipitazioni totali: (a) inverno,(b) primavera,(c) estate,(d) autunno. Valori % rispetto alla media 1951-1996
The balance of evidence suggests a discernable human influenceon global climate (IPCC, 1995)
There is new and stronger evidence that most of the warmingobserved over the last 50 years is attributable to human activities(IPCC, 2001)
PRINCIPALI CONCLUSIONI SCIENTIFICHE DELL IPCC
Redistribuzione delle precipitazioni,
Incremento del rischio delle precipitazioni estreme (inondazionidesertificazione),
Incremento delle onde di calore in Europa, come nell estate 2003,
Cambiamenti troppo rapidi impediscono agli ecosistemi di
adattarsi,Le temperature e il livello del mare stano aumentando,
I ghiacciai si stanno ritirando,
Il ghiaccio Artico sta diventando più sottile,
Le attività umane stanno cambiando le concentrazioniatmosferiche dei gas serra
Previsoni
Variazione delletemperature Medieannue, dal 2071 al 2100
Incremento della temperaturamedia globale: 1.4 5.8 °C dal 1999 al 2100 (tenendo conto delleffetto di raffreddamento degliaerosol)
Variazioni delle precipitazioni medie annueper il 2050
Variazione delle precipitazioni previste per il 2050 confrontate con quelle attuali, per un incrementodella concentrazione dei gas serra equivalente all 1% per anno di CO2.The Met Office. Hadley Centre for Climate Prediction and Research.
Potenziali Impatti dei Cambiamenti Climatici
Sanitari
AgricolturaCambiamenti del Clima
Temperatura
Pioggia
Livello del Mare
Foreste
Risorse Idriche
Zone costiere
Biodiversità
Cambiamenti climatici
Aumento della temperatura Aumento del livello del mareCambiamenti nelle precipitazioni Siccità ed alluvioni
Impatti sui sistemiumani e naturali
Risorse idriche ed alimentari Ecosistemi e biodiversitàInsediamenti umani Salute dell uomo
Emissioni e concentrazioniGas ad effetto serra
Aerosol
Percorsi di svilupposocio-economico
Crescita economica TecnologiaPopolazioneGovernance
Complessit à dei f enomeni
La corrente del Golfo nel nord Atlantico La corrente del Golfo nel nord Atlantico ha mostrato segni di rallentamentoha mostrato segni di rallentamento
previsti
Diminuzione della disponibilità di acqua in molte aree,
Riduzione della produzione agricola:a) ai tropici e sub tropici per ogni incremento
della temperatura,
b) alle medie latitudini per riscaldamentisuperiori a pochi gradi .
Variazioni nella struttura ed il funzionamentodegli ecosistemi, le barriere coralline e le foreste sono più vulnerabili,
Aumento del rischio di inondazioni dovuteall aumento del livello del mare e alle pioggeintense,
Aumento dell incidenza delle onde di calore, malattie infettive, come la malaria o il colera.
Risorse idriche globali
2050 Popolazione: 9.4 miliardi
Sufficienza relativa 52%
Stress 24% Scarsità 18%
1995 Popolazione globale: 5.7 miliardi
Sufficienza relativa 92%
Stress 5%
Scarsità 3%
Note: La dimensione della torta è proporzionale alla popolazione.Source: T. Gardner-Outlaw and R. Engelman, 1997. Sustaining Water, Easing Scarcity: A Second Update. Population Action International. Washington, DC.
Scarsità, stress e sufficienza relativadi acqua nel 1995 e nel 2050
Persone a rischio per un aumento
del livello del mare di 44 cm nel 2080Assumendo l attuale livello di protezione dalle inondazioni
Source: R. Nicholls, Middlesex University in the U.K. Meteorological Office. 1997. Climate Change and Its Impacts: A Global Perspective.
Variazioni di tem peratura
Variazioni di precipitazioni
Variazione del livello del m are
Risorse idr iche
Variazione della qualità dei suoli e r ischio di desert ificazione
Aree a rischio di inondazione
Fonte: F. Antonioli, ENEA C.R. Casaccia, Roma
Sub-umido secco
Semi-arido
Arido
Aridity Index - Agrigento 1924-99
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
P/P
ET
Humid > 0,65
Dry Subhumid 0,5-0,65
Semiarid0,2 - 0,5
Arid < 0,2
Umido
Semi-arido
Arido
Indice di Aridità (P/ETP)
Agrigento 1924-1999
Andamento dell indice di aridità in Sicilia
Temperatura superficiale media del Mediterraneo nei mesi di Giugno (nero), Luglio (blu), Agosto (verde) e Settembre (rosso).Temperatura superficiale media del Mediterraneo nei mesi di Giugno (nero), Luglio (blu), Agosto (verde) e Settembre (rosso).
Incremento della produzione agricola in alcuneregioni temperate per incrementi di temperatura di alcuni gradi,
Incremento della disponibilità di acqua in alcuneregioni aride, per esempio in alcuni paesi del SudEst Asiatico,
Riduzione della mortalità invernale nelle zone temperate e fredde,
Incremento della produzione mondiale di legno.
Vulnerabilitàdelle coste49 paesi su 50 con costidi protezione delle costesuperiori allo 0.5% del PIL sono paesi poveri
Infrastrutturesanitarie ed alimentari povereE perciò rischio di alteperdite di vite umane
Struttura economicaI settori economici piùimportanti sono sensibili aicambiamenti del clima, per esempo l agricoltura
Più vicini ai marginidi tolleranzaPer variazioni dellatemperatura e delleprecipitazioni (più aree a rischio di siccità ed alluvioni)
I paesi poveri sono più vulnerabili:
Tecnologie disponibili
Capacitàinstituzionali
Conoscenze ed educazione
Capacità
finanziaria
I paesi poveri sono più vulnerabili perche hannominore capacità di adattamento
le conclusioni dei governi a Kyoto nel 1997 hanno
riconosciuto
Il tempo di permanenza in atmosfera dellaCO2 è superiore a 100 anni
La formulazione di politiche non puòattendere che tutte le incertezze scientifichesiano risolte.
E necessario applicare un Approccioprecauzionale
La sfida a breve termine è raggiungere gliobiettivi del protocollo di Kyoto
La sfida a lungo termine è stabilizzare le concentrazioni atmosferiche dei gas serra ad un livello che non danneggi il sistema climatico(sicurezza alimentare, eco sistemi e sviluppoeconomico sostenibile)
Il protocollo di Kyoto firmato nel dicembre 1997
Impegna i paesi industrializzati a ridurre le emissioni di sei gas serra del 5,2% al di sotto dei livelli del 1990 entro il 2008-2012
Meccanismi flessibili (ET, JI, CDM)
Uso delle foreste e dei terreni agricoli per assorbirecarbonio
Trasferimento di tecnologie, assistenza ai paesipoveri e misure di adattamento
Possibili opzioni per ridurre le emissioni di gas ad effetto serra
Settore EnergeticoCambiare combustibili (dal carbone al petrolio al gas)Aumentare l efficienza delle centrali (30% ~60%)Incrementare le energie rinnovabili (biomassa, solare, vento, Idro, etc.)Rimozione del carbonio dalle emissioni
Settore civileAumentare il trasporto su rotaiaRisparmio energetico ed idrico negli edifici commerciali e residenzialiMigliorare l efficienza energetica dell industria
Agricoltura e foresteRiforestazione e riduzione della deforestazioneMigliorare la gestione delle foreste, dei pascoli e delle zone agricole
Raccolta differenziata dei rifiuti e riciclo delle materie prime
Bibliografia
Bibliografia
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