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Influenza dei gas ad effetto serra sul clima

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Influenza dei gas ad effetto serra sul clima

Messaggio Da Scolari il Lun Nov 21, 2011 10:59 pm

Resta un dato di fatto che una forzante climatica influisce sull’andamento termico globale al di là del fatto che ogniuno possa avere una propria idea rispettabile delle attuali variazioni climatiche, i dati restano un dato di fatto e con esso anche il processo di scioglimento dei ghiacciai che è sotto gli occhi di tutti, anche dei più profani, oggigiorno la variazione del bilancio radiativo terrestre e di conseguenza l’aumento delle temperature globali che serve all’atmosfera per riequilibrare tale bilancio, è rappresentata dal CO2 qui costituisce circa un aumento di 2W (media globale quotidiana al metro quadrato) mentre altri gas ad effetto serra, tra qui i più importanti i CH4, O3 troposferico e H2O, di un ulteriore 1W per un totale di circa 3W dal 1750 al 2000.
Se poco prima della PEG che comunque faceva parte di un periodo interglaciale, le concentrazioni medie di CO2 erano di 280 ppm, nel 2000 sono aumentate a 370 ppm per arrivare a 393 ppm nel 2010.
Da un periodo glaciale a un periodo glaciale le variazioni medie del bilancio radiativo sono dell’ordine dei 6,5W, variazioni indotte da importanti fattori di retroazione (feedback) positivi che si manifestano in maniera non immediata, ma bensì in tempi piuttosto lunghi.
Basti pensare che dall’inizio della rivoluzione industriale, alcuni importanti fattori di feedback positivi, hanno cominciato a manifestarsi solo ora con lo scioglimento sempre più evidente dei ghiacciai e lo scioglimento del permafrost alle alte latitudini, altri fattori di feedback positivi e negativi subentrano quasi istantaneamente, come la variazione delle concentrazioni del vapore acqueo a seconda della variazione termica, dato che con temperature sempre più elevate, mediamente si possono avere concentrazioni di vapore acqueo nell’atmosfera sempre maggiori, e il vapore acqueo malgrado abbia tempo di permanenza inferiori e sia una causa conseguente ad una variazione termica, è anch’esso un potente gas ad effetto serra, dunque si comporta come un’immediato effetto di feedback positivo.
Il CO2 ha sempre avuto un ruolo fondamentale nelle variazioni climatiche sia nel breve che nel lungo termine, in tempi geologici è stato tra i fattori più determinanti.
Per quanto concerne l’alternarsi di glaciazioni a periodi interglaciali, variazioni della composizione chimica non possono essere visti come fattori scetenenti, ma piuttosto come importanti fattori di feedback, in genere i processi che portano all’innesco di una glaciazione o un sucessivo disgelo, sono variazioni dei parametri astronomici descritti dai cicli di Milankovitch.
La variazione dell’inclinazione assiale e dell’eccentricità dell’orbita terrestre non porta a variazioni significative della radiazione solare media annua a livello globale, ma bensì ad una variazione della radiazione solare distribuita diversamente tra le diverse stagioni e le diverse latitudini, inverni tendenzialmente più miti ed estati tendenzialmente più fresche alle alte latitudini sembrano favorire un aumento delle calotte polari, tali variazioni sono comunque dell’ordine di circa 1W dunque molto inferiori, ma che manifesta in termini di tempo molto grandi.
Importanti fattori che influenzano più profondamente il ciclo delle glaciazioni sono determinati da alcuni fattori di feedback ad effetto non immediato, come la copertura dei ghiacci, delle nevi e della vegetazione sulla superficie terrestre (effetto albedo) e variazioni della concentrazione dei gas ad effetto serra (CO2, CH4), si tratta di variazioni che prima dell’era industriale seguivano una variazione climatica, ma che ne amplificarono gli effetti a tal punto da essere ritenuti le principali cause della variazione climatica stessa, basti pensare che una variazione dell’effetto albedo terrestre comportava a variazioni del bilancio radiativo terrestre dell’ordine medio dei 3,5W al quale si aggiungeva una variazione media di 3W indotta da una variazione delle concentrazioni di alcuni gas ad effetto serra, sopratutto CO2 e CH4, per un totale di una variazione media di 6,5W indotti dai soli fattori di feedback, che di gran lunga superavano gli effetti indotti sul bilancio radiativo terrestre, dai fattori scatenenti una variazione climatica, qui appunto i cicli di Milankovitch.
Per comprendere quanto la nostra atmosfera sia sensibile ad una variazione del bilancio radiativo, basti pensare che una variazione di soli 6,5W ha comportato una variazione termica di oltre 5°C su scala globale dall’ultimo massimo glaciale all’attuale fase interglaciale, dunque una variazione avvenuta in decine di migliaia di anni, generalmente la terra riceve in media 240W quotidiani per metro quadrato.
Come detto sopra oggigiorno il bilancio radiativo è aumentato di 3W nell’arco di pochi centenni e sopratutto negli ultimi decenni.
Osservando i parametri astronomici ossia i cicli di Milakovitch che descrivono l’alternarsi dei periodi glaciali, ora dovremmo andare in contro ad una glaciazione, poichè abbiamo una bassa eccentricità dell’orbita terrestre e l’inclinazione assiale gradualmente tende a diminuire, tuttavia evidentemente non è così, oggigiorno il CO2 e il CH4 si comportano sia come forzante che come fattore di feedback, se da un lato l’aumento esponenziale (per il breve lasso di tempo preso in questione) dei gas serra stanno favorendo una variazione climatica, il riscaldamento climatico inevitabilmente sta comportando il subentrare di ulteriori effetti di feedback positivi, oltre alla diminuzione dell’effetto albedo, dovuto alla diversa copertura dei ghiacci, delle nevi e della vegetazione, lo scioglimento del permafrost favorirà il rilascio di CO2 e CH4 nell’atmosfera incrementando in tal senso quella che è una variazione climatica già in corso.
In genere il disgelo si manifestava molto più rapidamente di un processo di glaciazione, basti pensare che 20000 anni fa il livello medio del mare era 110 metri inferiore rispetto a quello attuale, il livello del mare durante il disgelo crebbe di 4-5 metri ogni secolo, ossia 1 metro ogni 20-25 anni, viceversa per avere un aumento dei ghiacciai occorreva un progressivo accumulo delle nevi nell’arco di moltissime migliaia di anni, salvo rare occasioni, quando in seguito a variazioni morfologiche la circolazione atmosferica subì importanti modifiche apportando abbondanti e continue precipitazioni nevose in aree relativamente fredde.
Altri fattori di feedback positivo il diverso spessore della coltre di ghiaccio, uno scioglimento dei ghiacciai non cominciava dalla sommità poichè quest’ultima posta solitamente a 2-3 km di altezza, ben sopra lo zero termico, ma bensì cominciava dalla base, il sucessivo disgradamento e abbassamento delle sommità (dove faceva più caldo) favoriva un accellerazione dello scioglimento anche dalla sommità.
Un fattore di feedback negativo istantaneo invece sono le precipitazioni, in presenza di un riscaldamento climatico, quest’ultime tendono gradualmente ad aumentare, anche alle alte latitudini.
Vi sono invece fattori che possono rimuovere CO2 dall’atmosfera comportandosi come fattore di feedback negativi, con processi “rapidi” dalla durata di alcuni anni o pochi decenni, fino ad arrivare a processi molto lunghi dalla durata di centinaia di migliaia di anni.
I processi più brevi dalla durata di alcuni anni o tuttalpiù di pochi decenni in grado di ridurre CO2 dall’atmosfera, sono rappresentati dal ciclo del Carbonio nell’ecosistema, ossia il ciclo biologico della fotosintesi e quello del discioglimento del CO2 sulla superficie degli oceani.
Un altro processo in grado di rimuovere CO2 dall’atmosfera, ma che si manifesta nell’arco dei secoli o addirittura dei millenni, è rappresentato dal fatto che il CO2 si dissolve nelle profondità dei fondali marini come sedimenti benchè questo si possa saturare.
Un ciclo che veramente può rimuovere definitivamente il CO2 dall’atmosfera, ma che si manifesta in tempi lunghissini dalla durata di centinaia di migliaia di anni, è indotto dall’aumento dell’erosione dei silicati in corrispondenza all’aumento delle temperature atmosferiche, l’erosione dei silicati trasporta CO2 nelle profondità del mantello terrestre, per poi essere riemesso nell’atmosfera attraverso le eruzioni vulcaniche in un ciclo di lunghissima durata, tale processo sarebbe la causa del rapido (in termini di tempo geologici) raffreddamento climatico avvenuto a cominciare dai 35,5 milioni di anni fa.
Influenza dei gas ad effetto serra sul clima
Settembre 20, 2011 by scolari
Filed under Clima, Il Blog di Flavio Scolari
Resta un dato di fatto che una forzante climatica influisce sull’andamento termico globale al di là del fatto che ogniuno possa avere una propria idea rispettabile delle attuali variazioni climatiche, i dati restano un dato di fatto e con esso anche il processo di scioglimento dei ghiacciai che è sotto gli occhi di tutti, anche dei più profani, oggigiorno la variazione del bilancio radiativo terrestre e di conseguenza l’aumento delle temperature globali che serve all’atmosfera per riequilibrare tale bilancio, è rappresentata dal CO2 qui costituisce circa un aumento di 2W (media globale quotidiana al metro quadrato) mentre altri gas ad effetto serra, tra qui i più importanti i CH4, O3 troposferico e H2O, di un ulteriore 1W per un totale di circa 3W dal 1750 al 2000.
Se poco prima della PEG che comunque faceva parte di un periodo interglaciale, le concentrazioni medie di CO2 erano di 280 ppm, nel 2000 sono aumentate a 370 ppm per arrivare a 393 ppm nel 2010.
Da un periodo glaciale a un periodo glaciale le variazioni medie del bilancio radiativo sono dell’ordine dei 6,5W, variazioni indotte da importanti fattori di retroazione (feedback) positivi che si manifestano in maniera non immediata, ma bensì in tempi piuttosto lunghi.



Basti pensare che dall’inizio della rivoluzione industriale, alcuni importanti fattori di feedback positivi, hanno cominciato a manifestarsi solo ora con lo scioglimento sempre più evidente dei ghiacciai e lo scioglimento del permafrost alle alte latitudini, altri fattori di feedback positivi e negativi subentrano quasi istantaneamente, come la variazione delle concentrazioni del vapore acqueo a seconda della variazione termica, dato che con temperature sempre più elevate, mediamente si possono avere concentrazioni di vapore acqueo nell’atmosfera sempre maggiori, e il vapore acqueo malgrado abbia tempo di permanenza inferiori e sia una causa conseguente ad una variazione termica, è anch’esso un potente gas ad effetto serra, dunque si comporta come un’immediato effetto di feedback positivo.
Il CO2 ha sempre avuto un ruolo fondamentale nelle variazioni climatiche sia nel breve che nel lungo termine, in tempi geologici è stato tra i fattori più determinanti.
Per quanto concerne l’alternarsi di glaciazioni a periodi interglaciali, variazioni della composizione chimica non possono essere visti come fattori scetenenti, ma piuttosto come importanti fattori di feedback, in genere i processi che portano all’innesco di una glaciazione o un sucessivo disgelo, sono variazioni dei parametri astronomici descritti dai cicli di Milankovitch.
La variazione dell’inclinazione assiale e dell’eccentricità dell’orbita terrestre non porta a variazioni significative della radiazione solare media annua a livello globale, ma bensì ad una variazione della radiazione solare distribuita diversamente tra le diverse stagioni e le diverse latitudini, inverni tendenzialmente più miti ed estati tendenzialmente più fresche alle alte latitudini sembrano favorire un aumento delle calotte polari, tali variazioni sono comunque dell’ordine di circa 1W dunque molto inferiori, ma che manifesta in termini di tempo molto grandi.
Importanti fattori che influenzano più profondamente il ciclo delle glaciazioni sono determinati da alcuni fattori di feedback ad effetto non immediato, come la copertura dei ghiacci, delle nevi e della vegetazione sulla superficie terrestre (effetto albedo) e variazioni della concentrazione dei gas ad effetto serra (CO2, CH4), si tratta di variazioni che prima dell’era industriale seguivano una variazione climatica, ma che ne amplificarono gli effetti a tal punto da essere ritenuti le principali cause della variazione climatica stessa, basti pensare che una variazione dell’effetto albedo terrestre comportava a variazioni del bilancio radiativo terrestre dell’ordine medio dei 3,5W al quale si aggiungeva una variazione media di 3W indotta da una variazione delle concentrazioni di alcuni gas ad effetto serra, sopratutto CO2 e CH4, per un totale di una variazione media di 6,5W indotti dai soli fattori di feedback, che di gran lunga superavano gli effetti indotti sul bilancio radiativo terrestre, dai fattori scatenenti una variazione climatica, qui appunto i cicli di Milankovitch.



Per comprendere quanto la nostra atmosfera sia sensibile ad una variazione del bilancio radiativo, basti pensare che una variazione di soli 6,5W ha comportato una variazione termica di oltre 5°C su scala globale dall’ultimo massimo glaciale all’attuale fase interglaciale, dunque una variazione avvenuta in decine di migliaia di anni, generalmente la terra riceve in media 240W quotidiani per metro quadrato.
Come detto sopra oggigiorno il bilancio radiativo è aumentato di 3W nell’arco di pochi centenni e sopratutto negli ultimi decenni.
Osservando i parametri astronomici ossia i cicli di Milakovitch che descrivono l’alternarsi dei periodi glaciali, ora dovremmo andare in contro ad una glaciazione, poichè abbiamo una bassa eccentricità dell’orbita terrestre e l’inclinazione assiale gradualmente tende a diminuire, tuttavia evidentemente non è così, oggigiorno il CO2 e il CH4 si comportano sia come forzante che come fattore di feedback, se da un lato l’aumento esponenziale (per il breve lasso di tempo preso in questione) dei gas serra stanno favorendo una variazione climatica, il riscaldamento climatico inevitabilmente sta comportando il subentrare di ulteriori effetti di feedback positivi, oltre alla diminuzione dell’effetto albedo, dovuto alla diversa copertura dei ghiacci, delle nevi e della vegetazione, lo scioglimento del permafrost favorirà il rilascio di CO2 e CH4 nell’atmosfera incrementando in tal senso quella che è una variazione climatica già in corso.
In genere il disgelo si manifestava molto più rapidamente di un processo di glaciazione, basti pensare che 20000 anni fa il livello medio del mare era 110 metri inferiore rispetto a quello attuale, il livello del mare durante il disgelo crebbe di 4-5 metri ogni secolo, ossia 1 metro ogni 20-25 anni, viceversa per avere un aumento dei ghiacciai occorreva un progressivo accumulo delle nevi nell’arco di moltissime migliaia di anni, salvo rare occasioni, quando in seguito a variazioni morfologiche la circolazione atmosferica subì importanti modifiche apportando abbondanti e continue precipitazioni nevose in aree relativamente fredde.
Altri fattori di feedback positivo il diverso spessore della coltre di ghiaccio, uno scioglimento dei ghiacciai non cominciava dalla sommità poichè quest’ultima posta solitamente a 2-3 km di altezza, ben sopra lo zero termico, ma bensì cominciava dalla base, il sucessivo disgradamento e abbassamento delle sommità (dove faceva più caldo) favoriva un accellerazione dello scioglimento anche dalla sommità.
Un fattore di feedback negativo istantaneo invece sono le precipitazioni, in presenza di un riscaldamento climatico, quest’ultime tendono gradualmente ad aumentare, anche alle alte latitudini.
Vi sono invece fattori che possono rimuovere CO2 dall’atmosfera comportandosi come fattore di feedback negativi, con processi “rapidi” dalla durata di alcuni anni o pochi decenni, fino ad arrivare a processi molto lunghi dalla durata di centinaia di migliaia di anni.
I processi più brevi dalla durata di alcuni anni o tuttalpiù di pochi decenni in grado di ridurre CO2 dall’atmosfera, sono rappresentati dal ciclo del Carbonio nell’ecosistema, ossia il ciclo biologico della fotosintesi e quello del discioglimento del CO2 sulla superficie degli oceani.
Un altro processo in grado di rimuovere CO2 dall’atmosfera, ma che si manifesta nell’arco dei secoli o addirittura dei millenni, è rappresentato dal fatto che il CO2 si dissolve nelle profondità dei fondali marini come sedimenti benchè questo si possa saturare.
Un ciclo che veramente può rimuovere definitivamente il CO2 dall’atmosfera, ma che si manifesta in tempi lunghissini dalla durata di centinaia di migliaia di anni, è indotto dall’aumento dell’erosione dei silicati in corrispondenza all’aumento delle temperature atmosferiche, l’erosione dei silicati trasporta CO2 nelle profondità del mantello terrestre, per poi essere riemesso nell’atmosfera attraverso le eruzioni vulcaniche in un ciclo di lunghissima durata, tale processo sarebbe la causa del rapido (in termini di tempo geologici) raffreddamento climatico avvenuto a cominciare dai 35,5 milioni di anni fa.
Un altro fattore di feedback oggi negativo sono le concentrazioni di polveri sottili, nella maggioranza dei casi quest’ultimi hanno un maggior effetto raffreddante del clima, benchè vi siano alcuni tipi di polveri, oggi ancora emesse in atmosfera (Black Carbon) che aumentano l’assorbimento di calore del sole, in ogni caso tali polveri indipendentemente dall’effetto che hanno sul clima, risultano essere dannose per la salute dell’essere umano.
Durante i processi di cambiamenti climatici in passato, le polveri in atmosfera aumentarono durante le fase di raffreddamento climatico data probabilmente la maggior intensità dei venti e le minori precipitazioni e diminuivano durante le fasi di riscaldamento, comportandosi di fatto come una sorta di feedback positivo.
Il comportanto delle nubi invece non è ancora compreso a pieno, molto dipenderebbe dalla tipologia e dall’altezza di quest’ultime, anche se di fatto l’inalzamento medio del limite di saturazione del vapore acqueo, sembra sfarorire la formazione di nubi più basse, qui presentano il maggior effetto albedo e dunque raffreddante, di conseguenza sembrano comportarsi piuttosto come effetto di feedback positivo.
Vi sono altri fattori più casuali e spontanei che si comportano come forzante sul bilancio radiativo terrestre, come ad esempio eruzioni vulcaniche o impatti cometali, in questi ultimi casi gli effetti sono piuttosto brevi nel tempo, tuttalpiù di pochi anni, dunque non rientrano negli schemi climatici multidecennali a meno che non vi siano numerose eruzioni vulcaniche anche importanti nell’arco di alcuni secoli come avvenne durante la PEG.
Ma cosa accadrà in futuro, se continueremo a emettere CO2 con gli stessi ritmi di quelli attuali, è stato calcolato che entro il 2050 raggiungeremo i 750 ppm, le temperature globali aumentereranno anche di oltre 2°C, i mari aumenteranno rapidamente e le calotte polari tenderanno a scomparire, se continuassimo a emettere CO2 con i ritmi attuali ma non emetteremmo più gli altri gas ad effetto serra, il problema si ridurrebbe del 45%, se da ora riducessimo fortemente l’emissione di tutti i gas a effetto serra in atmosfera, il clima si riscalderebbe ancora per qualche decennio, si tratterebbe comunque di un aumento di al massimo 1°C senza ripercussioni troppo evidenti sul clima e sull’ambiente globale.

Articolo con immagini: http://www.meteogelo.com/clima/influenza-dei-gas-ad-effetto-serra-sul-clima/

Bilancio radiativo: le fondamenta del clima

Il bilancio radiativo terreste è dato dalla differenza tra la quantità di radiazione solare assorbita dalla Terra e la quantità di radiazione riflessa e riemessa nello spazio e questo equilibrio determina la temperatura media terrestre, oggi a circa +14°C.
In questo contesto il bilancio energetico è dato dalla differenza tra l’energia assorbita dalla radiazione solare e l’energia ceduta verso lo spazio: il bilancio energetico del sistema Terra-Sole determina il clima, tramite le interazione tra i suoi elementi costituenti (atmosfera, oceani, litosfera, biosfera, criofera).
Il traferimento radiativo è l’interazione tra un insieme di fattori che determinano il trasferimento di radiazione solare tra la superficie terrestre e lo spazio, e viceversa.
In sostanza variazioni del bilancio radiativo, corrispondono una variazione climatica: un eccesso radiativo indotto ad esempio da un’aumento della radiazione solare o da una minor riflessione della radiazione verso lo spazio, corrisponde ad un aumento delle temperature, mentre un ammanco radiativo, indotto ad esempio da una diminuzione della radiazione solare o da un aumento della riflessione della radiazione verso lo spazio, corrisponde ad un raffreddamento climatico.
La radiazione emessa dal sole (prevalentemente luminosa), in parte viene riflessa verso lo spazio dall’atmosfera e dalla superficie, in parte viene assorbita dalla terraferma e dagli oceani, riscaldandosi la superficie terrestre riemette a maggiori lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico (infrarosso: circa 15 micron) energia termica verso lo spazio, parte viene dispersa verso lo spazio, parte viene assorbita o meglio trattenuta dall’atmosfera (sopratutto per mezzo dei gas a effetto serra) e riflessa verso la superficie mantenendo un equilibrio termico che tutt’oggi favorisce temperature medie di circa +14°C, in assenza di un atmosfera e degli oceani, la temperatura media terrestre sarebbe di circa -18°C, di conseguenza la vita stessa sulla terra probabilmente non sarebbe possibile.
Ogni fattore che possa agire sul bilancio radiativo terrestre, influisce automaticamente sul clima.
Fattori che possono influire sulla radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre:
Variazioni di alcuni parametri astronomici terrestri, noti anche come cicli di Milankovitch:
-L’inclinazione assiale, è l’inclinazione dell’asse terrestre rispetto al piano perpendicolare dell’orbita terrestre ed è soggetta a variazioni periodiche nell’arco di circa 40000 anni di 2,4°, passando da un minimo di 22, 1° a un massimo di 24,5°, ossi l’asse è inclinato a 23,4°
Un aumento dell’inclinazione assiale, comporta a effetti maggiori alle alte latitudini, la radiazione solare annua tende ad aumentare alle alte latitudini e tende a diminuire alle basse latitudini, aumenta l’entità delle stagioni alle alte latitudini, viceversa una diminuzione dell’inclinazione assiale, favorisce un aumento della radiazione solare annua alle basse latitudini ed una diminuzione alle alte latitudini, diminuisce l’entità delle stagioni alle alte latitudini.
-La precessione degli equinozi è indotto da un moto giroscopico dell’asse terrestre (simile ad una trottola) con un andamento ciclico di circa 26000 anni e prodotto dall’influenza delle maree indotte sia dal sole che dalla luna, di conseguenza definisce la direzione dell’asse terrestre rispetto al sole nei periodi in cui incorrono tra l’afelio e il perelio.
Tra circa 13000 anni la stella di riferimento per il polo Nord, non sarà più la stella Polare, ma bensì la stella Vega, ma sopratutto sarà l’emisfero Boreale ad essere più vicino al sole durante l’estate, mentre oggi il perelio coincide con l’estate Australe e l’inverno Boreale.
-L’eccentricità dell’orbita terrestre è la misura di discostamento da un orbita elittica ad un orbita circolare (o quasi), l’orbita terrestre presenta variazioni cicliche dalla durata di circa 100000 anni da qui un orbita di massima eccentricità (0,058) si alterna un orbita poco eccentrica (0,005), l’eccentricità attuale è di 0,017, variazioni cicliche dell’eccentricità dell’orbita terrestre, le si riscontrano anche prendendo in considerazione un lasso di tempo di circa 400000 anni.
Queste fluttuazioni dell’orbita terrestre sono indotte dal fatto che la terra non è l’unico pianeta del sistema solare, posti a confini più esterni del sistema solare vi è la presenza di grossi pianeti (sopratutto Giove e Saturno) che coi il loro moto di rivoluzione intorno al sole, influiscono sul moto di rivoluzione della terra per ovvi motivi gravitazionali.
Con un’orbita più eccentrica, si ha una maggior differenza della radiazione solare tra l’afelio e il perelio e una maggior differenza della durata, l’afelio dura di più rispetto al perelio, di conseguenza tende ad aumentare l’entità delle stagioni, sopratutto nell’emisfero posto al perelio quanto incorre l’estate e l’afelio quando incorre l’inverno.
Con un orbita poco eccentrica, queste differenze tendono a diminuire.
Cicli di Milankovitch influiscono sulla radiazione solare media, sull’entità e la durata delle stagioni e sulla radiazione solare tra le diverse latitudini e tra i 2 emisferi.
Anche l’attività solare influisce seppur in lieve misura sulla quantità di radiazione emessa dalla nostra stella, tuttavia il sistema climatico risulta essere molto sensibile a seppur minime variazioni dell’insolazione media ricevuta dalla nostra stella, in sostanza l’atmosfera e gli oceani, amplificano l’effetto indotto da una piccola variazione della radiazione solare con vari fattori di retroazione (noti come fattori di Feedback positivi o negativi), in grado anch’essi di agire anche in maniera significativa, sul bilancio radiativo.
Talora si tende a pensare che anche la presenza di pulviscolo interplanetario possa aver in passato favorito una diminuzione della radiazione solare in grado di raggiungere la superficie terrestre, tuttavia per quanto possa essere una teoria fattibile, non è mai stata dimostrata.
Un altro fattore sicuramente molto importante, benchè in tempi relativamente ristretti (solitamente 2-3 anni dopo l’evento) è rappresentato dalle eruzioni vulcaniche di tipo esplosivo in grado di emettere ingenti quantità di ceneri e anidride solforica nella troposfera e a maggior effetto quelle che riescono a penetrare all’interno della stratosfera, essendo quest’ultimo uno strato non soggetto a moti convettivi (stratificato).
La sospensione delle particelle vulcaniche possono schermare la radiazione solare che raggiunge la superficie (effetto albedo), di conseguenza hanno un effetto di raffreddamento all’interno della troposfera, diversamente le particelle di anidride solforica, pur schermando anch’esse gli strati sottostanti dalla radiazione solare, ne assorbono a tal punto da avere un maggior effetto di riscaldamento all’interno della stratosfera, sono gas molto “nocivi” per l’ozonosfera, in quanto intaccato per ulteriori processi chimici le particelle di ozono in maniera ancor più efficace del clorurofluorocarburi (CFC), ritenuti principali responsabili della formazione del buco dell’ozono di alcuni anni fa.
L’influenza sul clima delle nubi, oggi è ancora oggetto di studio, tuttavia è noto che l’effetto della copertura nuvolosa sulla radiazione solare che raggiunge dalla superficie, dipenda dall’altezza e dal tipo di nubi, ad esempio nubi poste a quote medio-basse (stratocumuli), hanno un maggior effetto di riflettere la radiazione solare incidente verso lo spazio (effetto albero), viceversa nubi poste a quote medio-alte (cirriformi) hanno un basso potere riflettente nei contronti della radiazione solare, ma in compenso hanno una maggior capacità di trattenere all’interno della troposfera, il calore rilasciaro dalla superficie terrestre.
Sembra che la copertura nuvolosa sia influenzata almeno in parte dall’attività solare, sia per mezzo di una maggior o minor concentrazione del vapore acqueo nell’atmosfera, sia attraverso l’interazione del vento solare (Eliosfera) con i raggi cosmici, anch’essi in grado di costituire nuclei di condensazione del vapore acqueo sopratutto nella medio-bassa traposfera.
La copertura nevosa, l’estensione delle calotte ghiacciate, gli oceani e la vegetazione sono tutti fattori che costituiscono all’effetto albedo sulla superficie terrestre, ossia la capacità di riflessione della radiazione solare incidente da parte della superficie terrestre.
Ricordo che le superfici ghiacciate e sopratutto innevate, riflettono fino al 90% della radiazione solare incidente.
Anche una diminuzione della vegetazione favorisce un aumento dell’effetto albedo, poichè le foreste hanno un elevato potere assorbente della radiazione luminosa (tramite la fotosintesi, riflessioni multiple del fogliame), dato anche i colori relativamente scuri della vegetazione, solitamente una foresta di conifere riflette fino al 9% della radiazione solare indicente, per la vegetazione a latifoglie varia dal genere di pianta.
Di conseguenza, la maggior presenza di terre prive di vegetazione, amplifica l’effetto albedo anche in aree prive di nevi perenni:
i deserti riflettono fino al 25% della radiazione solare indicente, un prato ne riflette circa il 20% mentre un’area di cespugli a bassi fusti circa il 14%.
Gli oceani riflettono appena il 3,5% della radiazione solare incidente, preservando un’effetto albedo bassissimo.
Fattori che influiscono sulla dispersione termica dalla superficie terrestre:
Essenzialmente il calore ceduto verso lo spazio esterno dalla superficie terrestre, viene in parte trattenuto dall’atmosfera e riemesso verso la superficie, sopratutto per mezzo dei gas a effetto serra, i più noti sono il vapore acqueo (H2O), l’anidride carbonica (CO2) e il metano (CH4), altri gas a effetto serra meno noti ma pur sempre presenti seppur in minor misura sono il protossio di azoto (N2O), l’ozono (O3), quest’ultimo sopratutto presente all’interno della stratosfera ed altri gas alocarburi, si tratta di gas a effetto serra presenti in piccolissime quantità ma con un potenziale di riscaldare l’atmosfera da 3.000 a 13.000 volte superiore della CO2 e la loro presenza è prevalentemente attribiuta alle attività umane, i più noti sono gli clorofluorocarburi (CFC), gli idroclorofluorocarburi (HCFC), e gli idrofluorocarburi (HFC).
Come già specificato anche il vapore acqueo è un gas a effetto serra con una capacità di trattenere calore emesso dalla superficie terrestre, molto maggior rispetto alla CO2, tuttavia il tempo di pemanenza in atmosfera è molto inferiore e varia in funzione alle temperature per mezzo dell’evaporazione e delle precipitazioni, mentre il CO2 ha tempi di permanenza in atmosfera stimato tra i 50 e i 200 anni circa.
L’aria più è calda più può contenere maggiori quantità di vapore acqueo, ne consegue che con un clima più caldo, aumenti la concentrazione di vapore acqueo in atmosfera, di conseguenza questo contribuisce come fattore di retroazione positivo ad incrementare il processo in corso, allo stesso tempo però, un aumento della concentrazione di vapore acqueo, aumenta la formazione di nubi e le precipitazioni, in questo senso il vapore acqueo interagisce come fattore di retroazione negativo, ossia tende ad allentare il cambiamento climatico in corso.
Altri gas a effetto serra, tra qui l’anidride carbonica e il metano, possono anch’essi variare in funzione alle temperature, in particolar modo con temperature più elevate aumenta il ciclo del carbonio tra la biosfera e l’atmosfera, come pure tra gli oceani e l’atmosfera contribuendo in tal senso ad amplificare l’effetto di riscaldamento climatico, pur considerando che grosse variazioni della concentrazione di questi gas, possono risultare determinanti sull’andamento climatico e come già specificato, le sorti climatiche del pianeta sono dipendute molto dalla presenza dei gas a effetto serra, in assenza di questi gas la vita stessa probabilmente non sarebbe stata possibile.
Altri fattori, sopratutto geologici, invece agiscono sulla concentrazione del CO2 come effetto di retroazione nagativo ad una variazione climatica, ad esempio l’aumento di CO2 che contribuisce a riscaldare il clima, con un aumento delle temperature la vita vegerate (radici delle piante, batteri, licheni ed altri organismi) accellera il processo di erosione delle rocce, il CO2 a contatto con certi tipi di roccia degrada e i carbonati prodotti dalla degradazione dell’anidride carbonica, vengono trasportati dai corsi fluviali verso gli oceani, dove in presenza di calcio, forma il carbonato di calcio.
Grazie alla bassa solubilità del carbonato di calcio e all’azione di molti organismi marini, l’oceano rimuove per mezzo dell’erosione di alcune rocce anidride carbonica dall’atmosfera, che si deposita come carbonato nei fondali oceanici, i lentissimi movimenti di subduzione riportano il carbonio nei sedimenti della crosta terrestre, da qui tornerà nell’atmosfera attraverso le eruzioni vulcaniche.
Ma come funziona l’effetto serra atmosferico?
In sostanza e detto in maniera semplicistica ma che sia comprensibile, le particelle sono composte da un certo numero di neutroni, protoni ed elettroni, allo stato neutro hanno lo stesso numero di queste componenti, se la particella perde un protone o un elettrone, diventa elettricamente carico.
Gli elettroni ruotano intorno al proprio nucleo comporto da protoni e neutroni, un pò come avviene all’interno di un sistema solare dove i pianeti ruotano intorno al sole.
Tuttavia le orbite degli elettroni non sono stabili e possono variare sui cosidetti piani energetici, questo può accadere quando ad esempio una particella interagisce con un fotone, l’assorbimento di energia da parte di una particella porta ad un diverso livello energetico degli elettroni che ruotano intorno al nucleo dell’atomo.
Il rilascio dell’energiaIn sostanza le particelle di CO2 o di altri gas in grado di interagire con una radiazione elettromagnetica avente una lunghezza di 15 micron si comportano allo stesso modo, acquisita da parte dell’atomo, comporta ad un abbassamento dei livelli energetici della particella.
In sostanza le particelle di CO2 o di altri gas in grado di interagire con una radiazione elettromagnetica avente una lunghezza di 15 micron si comportano allo stesso modo, in pratica la radiazione termica rilasciata dalla superficie terrestre in forma di radiazione infrarossa, viene in parte assorbita da alcune particelle che vengono in tal modo “eccitate” lungo i piani energetici, il rilascio di energia acquisita da parte delle particelle per ritornare allo stato “normale”, viene ridispersa nell’atmosfera e verso la superficie terrestre.
In sostanza l’effetto serra è un elemento fondamentale e nel mantenere un bilancio radiativo, di conseguenza risulta fondamentale per l’aspetto climatico.
La diversa capacità di assorbimento e dispersione termica tra oceani e continenti è un altro fattore fondamentale per la climatologia, da non sottovalutare il fatto che le terre emerse assorbono calore molto più velocemente rispetto agli oceani, ma lo rilasciano altrettanto facilmente, mentre gli oceani rilasciano molto più lentamente il calore accumulato.
Questo determina il fatto che gli oceani godono di minori escursioni termiche tra le diverse stagioni, come pure tra le ore notturne e quelle diurne, mentre la terraferma presenta escursioni termiche molto maggiori, sia tra le diverse stagioni, sia tra le ore notturne e quelle diurne.
Ovviamente vi sono alcuni altri fattori che possono incidere sul clima, benchè incidano sul bilancio radiativo solo indirettamente, ad ogni caso una variazione climatica, indipendentemente da quale essa sia (locale o globale) e indipendentemente dal lasso di tempo preso in questione, è l’espressione diretta di una variazione del bilancio radiativo.

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Flavio Scolari.

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Re: Influenza dei gas ad effetto serra sul clima

Messaggio Da ItalyMeteo il Mer Nov 23, 2011 1:10 am

complimenti davvero flavio

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Re: Influenza dei gas ad effetto serra sul clima

Messaggio Da Scolari il Mer Nov 23, 2011 2:01 pm

Grazie mille Smile

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Re: Influenza dei gas ad effetto serra sul clima

Messaggio Da davchi il Mer Nov 23, 2011 3:59 pm

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Re: Influenza dei gas ad effetto serra sul clima

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