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effetti del cambiamento climatico
Tipologia: Dispense
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Il bilancio energetico della superficie lunare è molto semplice: dal Sole arriva radiazione che in media, nell’anno e per ogni metro quadrato di superficie lunare, rilascia una potenza (la quantità di energia solare in arrivo ogni secondo) di 340 watt; la Luna ha un’albedo che vale circa 0,12: riflette infatti nello spazio 40 W/m^2 , che è il 12% dei 340 W/m^2 che riceve dal Sole; di notte vediamo la Luna proprio grazie a questa luce riflessa; i restanti 300 W/m^2 della potenza solare sono assorbiti dalla superficie lunare, che si riscalda e li riemette nello spazio come radiazione infrarossa, a frequenza più bassa rispetto alla luce visibile che ha ricevuto. Sulla Luna si ha una fortissima escursione termica: il suolo lunare esposto alla luce del Sole si riscalda fino a 130 °C, ma quando è in ombra si raffredda rapidamente fino a -170 °C. Così le diverse parti di una stessa roccia possono in un dato istante avere temperature che differiscono tra loro di 300 °C. Tutto questo accade perché la Luna non ha un’atmosfera, né masse d’acqua come gli oceani terrestri. Perciò sulla Luna non ci sono fenomeni meteo come quelli terrestri (vento, precipitazioni, correnti) in grado di ridistribuire l’energia solare, e quindi non si può parlare di clima lunare
La Terra invece ha un’atmosfera, che funge da importante «cuscinetto» tra il momento in cui l’energia solare arriva sul pianeta e quello in cui viene riemessa nello spazio. Insieme alle correnti oceaniche l’atmosfera terrestre determina il clima: con i venti distribuisce il calore in tutto il globo e attenua così anche l’escursione termica tra il dì e la notte. La presenza dell’atmosfera rende il bilancio energetico terrestre molto più articolato di quello lunare; una versione semplificata è illustrata dalla figura seguente. A sinistra il disegno mostra la radiazione solare in arrivo. Terra e Luna in media sono alla stessa distanza dal Sole, quindi anche la Terra riceve una potenza solare media annuale di 340 W/m^2.
Di questo flusso di energia le nubi e il pulviscolo atmosferico riflettono nello spazio 75 W/m^2 , poi la superficie del pianeta riflette altri 25 W/m^2. La Terra ha quindi un’albedo di circa 0,3: riflette 100 W/m^2 dei 340 W/m^2 che riceve dal Sole. I restanti 240 W/m^2 riscaldano il pianeta: un terzo (80 W/m^2 ) è assorbito direttamente dall’atmosfera, mentre gli altri due terzi (160 W/m^2 ) vanno a riscaldare la superficie terrestre (e sono assorbiti per lo più dall’acqua degli oceani). In alto a destra il disegno mostra che anche la radiazione che lascia il pianeta ammonta a 240 W/m 2
. In condizioni normali, infatti, il bilancio energetico terrestre è in equilibrio: in ogni dato intervallo di tempo, tutta l’energia solare assorbita viene riemessa nello spazio. Va notato che in questo bilancio sia la superficie terrestre sia l’atmosfera sono in equilibrio termico: la superficie riceve 480 W/m^2 (160 W/m^2 dal Sole e 320 W/m^2 dall’atmosfera) ed emette 480 W/m^2 verso l’atmosfera; l’atmosfera riceve 560 W/m^2 (80 W/m^2 dal Sole e 480 W/m^2 dalla superficie terrestre) ed emette 560 W/m^2 (320 W/m^2 verso la superficie e 240 W/m^2 verso lo spazio esterno). I due grandi flussi di energia sulla destra del disegno sono la chiave per capire il clima terrestre e i suoi cambiamenti. La temperatura del pianeta è tale che la sua superficie emette energia in forma di radiazione infrarossa, irraggiandola verso l’alto. Questa radiazione che noi non vediamo (ha frequenza molto minore rispetto alla luce visibile) non attraversa liberamente l’atmosfera: infatti l’aria contiene i cosiddetti gas- serra, che «catturano» la radiazione infrarossa e la riemettono in tutte le direzioni, quindi anche verso la superficie terrestre. La radiazione di ritorno emessa dai gas-serra riscalda ulteriormente la superficie terrestre, che così emette altra radiazione infrarossa verso l’alto, per poi vedersela rispedire di nuovo in gran parte verso il basso dall’atmosfera. Questo «ping pong radiativo», che impedisce al pianeta di raffreddarsi troppo, è l’effetto serra. L’atmosfera terrestre dunque è un serbatoio di energia solare: la imprigiona e l’accumula, come una coperta protettiva intorno alla Terra, prima di riemetterla nello spazio. C’è un dato che merita di essere sottolineato: la potenza della radiazione di ritorno ( W/m^2 ) è due volte più grande di quella solare che riscalda direttamente la superficie del pianeta (160 W/m^2 )! Ciò fa capire quanto l’effetto serra sia determinante per il nostro clima.