Nel 1896 lo svedese Svante August Arrehenius71 pubblicò il saggio “sull'influenza dell'acido carbonico sulla temperatura del suolo” il suo studio era incentrato sull’incidenza dei quantitativi di co2 nell’atmosfera terrestre, arrivando a calcolare che un raddoppio di concentrazione di anidride carbonica avrebbe portato ad un aumento di temperatura di 4°C. Proprio in quel periodo stava terminando la PEG perciò un aumento della concentrazione di co2 non era avvertita come un pericolo, anzi vennero avanzate proposte come quella di Walter Nerst ovvero di dare fuoco ad intere miniere di carbone per accelerare il riscaldamento terrestre72.
Gli ultimi anni del’800 risulteranno molto drammatici per la popolazione indiana , a causa delle carestie , l’ultima quella del 1899 aveva provocato più di 2 milioni di morti, Sir Gilbert Walker73 direttore dal 1903 del Servizio indiano di meteorologia cercò di capire il sistema climatico che governava i monsoni. Il lavoro di Walker si basava sul utilizzazione di dati meteorologici su larga scala, scoprendo che quando la pressione atmosferica media aumentava a Tahiti, che si trovava ad est del pacifico , questa diminuiva ad ovest, e viceversa. Walker chiama questa oscillazione Southern Oscillation. Il grande lavoro di Walker fu riscoperto e continuato dal meteorologo e geofisico norvegese Jacob Bjerkens che collegò El Nino con la Southern Oscillation di Walker. El Nino è il nome dato dai pescatori ad una corrente calda che si forma tra l’estate e la primavera e vede il suo apice verso natale, questa corrente tocca le coste del Perù e del Ecuador, il riscaldamento delle acque provocava una forte riduzione della pescosità. Bjerkens chiama quindi questo sistema ENSO , che è il governatore della variabilità climatica su scala globale. Con la fase di El Nino si instaura una circolazione
con aria ascendente sul Pacifico orientale ed una discendente in quello occidentale , comportando uno spostamento longitudinale verso oriente dell’intera Circolazione di Walker.
71 Nato a Vik in Svezia il 19 febbraio del 1859, è stato un chimico ed un fisico. Nel 1902 ricevette il premio Nobel per la chimica, grazie alla sua scoperta sul trasferimento di ioni visti come responsabili del passaggio di elettricità.
72 Luca Mercalli, Che tempo che farà,Rizzoli,2009,p 111
73 Nato nel 1868 a Rochdale nel Lancashire, è stato un fisico britannico, l'oscillazione da lui scoperta porta ancora oggi il suo nome
Negli anni settanta dell'800 dopo la scoperta dell'esistenza di periodi glaciali eseguita da Louis Agassiz nel 1837, il mondo scientifico cominciò a domandarsi come queste enormi calotte si siano potute formare in tutto il globo. La tesi più interessante venne formulata da James Croll che ipotizzò che a determinare le dimensioni dei ghiacciai fosse la quantità di radiazione solare ricevuta in inverno. La sua tesi si basava sulla consapevolezza che per formare il ghiaccio serve un accumulo di neve ed ovviamente l'inverno è la stagione più propizia per questo tipo di avvenimento. La sua tesi però aveva trascurato il fenomeno dell'ablazione, che porta allo scioglimento della neve e del ghiaccio , fenomeno che elimina di fatto la possibilità di accumulare la neve. Quindi mentre d'inverno la neve si accumula , con l'arrivo dell'estate si scioglie, ed è proprio questa stagione che attirò l'attenzione degli studi futuri. Negli anni 20 del 900 un giovane ingegnere serbo Milankovitch calcolò che quando i parametri della terra del’ eccentricità massima, passaggio al perielio in pieno inverno e inclinazione minima, si sommano la quantità di insolazione estiva che raggiunge l’emisfero nord diminuisce di circa il 20%, sufficiente come dimostrato dall’uso dei modelli matematici, affinché il ghiaccio si accumuli nelle zone nordiche. Infatti in tali zone dove la neve si scioglie a malapena durante l'estate , una modesta riduzione della radiazione solare avrebbe consentito alla neve di permanere tutta l'estate a cui si sarebbe aggiunta la neve dell'inverno successivo , estendo gli spazi innevati. Questo avvenimento avrebbe prodotto una serie di eventi a catena che avrebbe potuto portare la terra verso una glaciazione. La maggiore superficie innevata avrebbe inoltre una maggiore potenza di riflessione dei raggi solari , raffreddando ulteriormente il clima e il relativo accumulo di neve. Le ricostruzioni hanno evidenziato che nel ciclo principale dei 100.000 anni c’è un picco secondario ogni 40.000 anni circa( inclinazione) e 22.000 ( precessione). Lo sviluppo della datazione al radiocarbonio messa a punto da Willard Libby che riusciva a risalire fino a 30000 anni fa , consentiva agli scienziati di poter datare le masse di detriti glaciali esistenti in Europa e Nord America che raggiungevano al massimo 20000 anni . I risultati confermarono la teoria di Milankovitch , mostrando che i grandi ghiacciai dell'ultimo massimo glaciale si erano gradualmente sciolti in un periodo compreso tra 16000 e 6000 anni fa a causa della maggiore inclinazione dei poli terrestri verso il sole e della maggior vicinanza al sole dell'emisfero settentrionale durante le estati. Nel 1844 Schwabe ,astronomo tedesco, scoprì l’esistenza di un ciclo periodico
nella loro comparsa e scoprì che il numero delle macchie segue un ciclo di circa undici anni. Le macchie solari sono delle regioni della superficie solare in cui si evidenzia un’intensa variazione di campo magnetico; esse si presentano sempre all’interno di una fascia che va da circa +40° a -40° intorno all’equatore solare, hanno un diametro di circa 35000 Km e appaiono come zone scure sulla superficie solare perché si trovano a temperatura inferiore rispetto al resto della superficie stessa. Maggiore sono le macchie solari e maggiore sarà l'attività solare, e viceversa. Gli studi sulle macchie solari continuarono e nel 1922 l'astronomo inglese E . Maunder pubblicò nella rivista del British astronomical Assosaciation un articolo riguardante le macchie solari riprendendo il lavoro del suo collega F.W, Spoerer. Maunder concentrandosi attorno al periodo dal 1645 al 1715 che risultò essere caratterizzato da un numero esiguo di macchie solari. La scarsità di macchie quindi poteva rappresentare una possibile spiegazione al deterioramento climatico degli anni dominati dal Re Sole . Al minimo di Maunder segui quello di Dalton che risultò avere come estremi il 1795 e 1820, mentre in corrispondenza della prima metà del 400 troviamo il minimo di Spoerer dal 1450 al 1540. Quindi negli ultimi mille anni si sono registrati ben 3 periodi di bassissima attività solare tutti concentrati nel periodo tra il 1440 ed il 1820, lo stesso periodo che la storiografia ( e non solo) identifica con la Piccola età Glaciale. ( Tabella 2)
Tabella 2: Il grafico rappresenta il numero di macchie solari osservate dal 1600 sino al 2000. Ben visible la quasi totale assenza di macchie solari nel periodo centrale della Piccola età glaciale.
3)LA CURVA DI KEELING , CAROTE DI GHIACCIO; LA NUOVA FRONTIERA DELLA CLIMATOLOGIA
Dopo la seconda metà del 900 e la fine della seconda guerra mondiale si continuò la ricerca in ambito meteorologico, favorita anche dalle conquiste tecniche che oltre a diminuire i costi di molti metodi di rilevamento dei dati ne permettevano dei nuovi. Nel 1956 in un articolo pubblicato dalla rivista Tellus, il fisico canadese Gilbert Plass comunicò che il raddoppio del CO” avrebbe portato ad un aumento termico di 3,6°C, e stimò che entro il 2000 le concentrazioni sarebbero aumentate di oltre il 30%. Plass sostenne inoltre che gli oceani non avrebbero potuto assorbire molto dell'anidride carbonica prodotta dagli uomini. Roger Revelle approfondi le complesse reazioni che regolano la soluzioni di CO2 nelle acque oceaniche , confermando la tesi di Plass e l'impossibilità da parte dell'oceano di sequestrare grandi quantità di CO2. Revelle autore della frase “ L'umanità sta compiendo un esperimento geofisico su vasta scala di un tipo che non può essere avvenuto in passato e non potrà essere riprodotto in futuro” 74fu di fondamentale aiuto al giovane Charles David Keeling75 che nel 1957 installò uno spettrofotometro sulla cima del massiccio di Mauna Loa sull isola di Hawaii per misurare la concentrazione di CO2. L'istallazione avvenne proprio grazie all'aiuto di Revelle nell'ottenere i fondi dal comitato dell' Anno geofisico Internazionale, il quale era coinvolto nella sua progettazione. ( Tabella 3)
74 Luca Mercalli, Che tempo che farà. P 115
75 Charles keeling ( 20 aprile 1928, 20 giugno 2005) è stato uno scienziato americano nato a Scranton in Pennsylvania
I primi risultati dimostrarono che la concentrazione di CO2 è sottoposta ad oscillazioni stagionali dovute alla fotosintesi dell’emisfero Nord ;ogni anno in occasione dell’estate boreale le piante assorbono quantità rilevantissime di CO2 atmosferica riducendone i livelli di circa 6 ppmv.76 La serie di misurazione di Keeling è la più lunga serie riguardo alla concentrazione di CO2, queste misurazioni mostrarono fin dall’inizio la tendenza costante dell’aumento di concentrazioni di CO2. Gli studi sull’effetto serra erano quindi appena cominciati. Nel 1970 nacque negli stati uniti la NOAA, mentre l'anno successivo il climatologo inglese Humbert Lamb fondò la Climatic Research Unit, con l'unico scopo di studiare il clima, la CRU fu uno dei primi centri dedicati esclusivamente allo studio del clima. Nel 1974 il chimo messicano Mario Molina scopri l'importanza dei clorofluorocarburi nel danneggiare lo strato di ozono. Nel 1950 Willi Dansgaard danese del università di Copenaghen pensò di poter utilizzare lo studio del rapporto tra gli isotopi di ossigeno per studiare i campioni di ghiaccio della Groenlandia
76 Luca Mercalli Che Tempo che farà, p 116
Tabella 3: La curva di Keeling realizzata con i valori medi mensili della concentrazione di CO2 al Mauna
Loa, dal 1958 al 2013. La media di aprile 2013 è giunta a 398.3 ppm, e potrebbe toccare le 400 ppm in maggio fonte:http://www.esrl.noaa.gov/news/2007/50YearCO2Record.html.
e determinare il clima delle epoche passate. Infatti il metodo degli isotopi di ossigeno applicato alle carote di ghiaccio può fornire informazioni dettagliate sulla variazione di temperatura, infatti quando il freddo aumenta la quota di isotopi pesanti dell’ossigeno al momento del deposito cresce rispetto ai valori normali. Questa scoperta diede vita all’epopea dei carotaggi. Nel 1959 gli Stati Uniti decisero di costruire un sito di ricerca scientifica presso Cap Century in Groenlandia a circa 250 km da Thule77. Questo sito doveva servire per studiare la dinamica del ghiaccio , oltre a dover diventare un deposito missilistico fondamentale in chiave Guerra Fredda. Furono costruiti centinaia di tunnel che ben presto furono deformati e schiacciati dalla pressione e dallo scorrimento della calotta. Willi Dansgaard fu ammesso alla base nel 1964 e riusci a studiare i campioni di ghiaccio, riuscendo cosi a ricostruire il clima degli ultimi 10 000 anni. Gli studi di Dansgaard dimostrarono che il clima durante la glaciazione non fosse stabile ma presentava drastici eventi di riscaldamento temporaneo, seguiti da altrettanto repentini eventi di raffreddamento. L’epoca dei carotaggi era appena iniziata e ben presto l’attenzione dei climatologi si spostò verso i ghiacci dell’Antartide che rispetto ai ghiacci geologicamente “nuovi” della Groenlandia custodiva al suo interno ghiacci vecchi anche di 1 milione di anni. Nel 1984 Claude Lorns riuscì a sfruttare l’amicizia con il direttore della stazione di Vostok per studiare le carote di ghiaccio antartiche. La perforazione era arrivata alla profondità di 2000 metri, ed i risultati confermarono l’aumento di CO2 del 30% dal ultimo ciclo glaciale. Le perforazioni proseguirono e nel 1998 si ultimò l’estrazione di ghiaccio fino a raggiungere la profondità di 3623 metri. Il ghiaccio si è formato attraverso la sedimentazione successiva di strati di neve, al suo interno sono rimaste intrappolate piccole bolle d'aria che una volta analizzate è possibile risalire a alla composizione dell'atmosfera nel momento in cui il ghiaccio si è venuto a formare. Il risultato degli studi confermò l’alternanza delle glaciazioni ogni 100 000 anni circa, stabilendo una precisa analogia con i cicli di Milankovitch. La concentrazione dei livelli di C02 non costituiva la causa dei cambiamenti climatici ma bensì un elemento di amplificazione che andava ad alimentare il feedback positivo. Nel 1993 presso il sito Dome C in Antartide è iniziata la costruzione della base concordia , che doveva appoggiare la ricerca del neonato progetto EPICA( European Project For Ice
77 Thule anche chiamata Qaanaaq è una città della Groenlandia fondata nel 1953, situata sulla costa nord ovest dell'isola.
Coring in Antarctica). Alla fine del dicembre del 2004 la carota toccò i 3270,2 metri , il suo ghiaccio arrivava ad avere informazioni di 900 000 anni fa. Gli studi mostrarono come le concentrazioni attuali di CO2 fossero le più alte da almeno 600 000 anni. (Tabella 4)
4)L'ABBAGLIO DEL GLOBAL COOLING
Negli anni 60 però si riscontrò una tendenza di diminuzione della temperatura terrestre, nonostante l’aumento costante del CO2 , questo andava contro gli studi che vedevano collegato l’aumento della temperatura terrestre con l’aumento delle concentrazioni di anidride carbonica. Il climatologo J Murray Mitchell ipotizzò che le fluttuazioni Tabella 4: Sintesi delle ricostruzioni di temperatura e concentrazione del biossido di carbonio negli ultimi 600mila anni ottenute grazie ai progetti EPICA e le perforazioni di VOSTOK.Le osservazioni di Mauna Loa del 2007 mostrano come mai prima di questo lasso di tempo le concentrazioni di co2 abbiano raggiunto tali livelli.
climatiche fossero molto simili a quelle che avevano provocato il Dryas Recente78 ( scoperto poco tempo prima) dove le temperature erano diminuite anche di 10° nel giro di pochi anni. Molti glaciologi erano convinti che l’interglaciale stesse per concludersi, di cominciò quindi a formulare ipotesi delle cause antropiche non più di un riscaldamento globale, bensì di un raffreddamento. Mitchell sosteneva che fino agli anni 40 i gas serra erano stati responsabili del riscaldamento, in seguito i loro effetti dovevano essere stati superati da quello dell’inquinamento dell’aria , che con la sua torbidità stava portando la terra verso un vistoso raffreddamento. Iniziava cosi il periodo della “moda” del GC ovvero Global Cooling. Prima dimostrazione che nella nuova era della globalizzazione delle notizie, erano stati sufficienti pochi anni di leggero abbandono della tendenza al rialzo delle temperature per generare un “idea”. Articoli sul raffreddamento della clima occuparono le pagine di giornali scientifici e di divulgazione popolari quali “Times” e “Newsweek”. In questo periodo dominato dalla paura del GC si tenne a Stoccolma nel 1972 la prima conferenza mondiale sull’ambiente, segno della nascita di una nuova doppia consapevolezza :l’ importanza delle risorse naturali della Terra e della loro tutela attraverso pianificazioni strategiche, e che la natura ha un ruolo fondamentale nell'economia. A Stoccolma fu approvato lo United Nation Environmental Project ( UNEP) , volto a contrastare i cambiamenti climatici a favore della tutela dell’ambiente e di un uso sostenibile delle risorse naturali. Nel 1976 usci il libro di Lowell Ponte “The Cooling” dove vengono descritte le idee proposte per contrastare il pericolo dei cambiamenti climatici, una delle più curiose è senza ombra di dubbio la costruzione di una diga in grado di sbarrare lo stretto di Bering tra Alaska e Siberia al fine di regolare il clima mondiale.79 Questa proposta secondo Ponte fu seriamente discussa nell’ambito del vertice russo-statunitense di Vladivostok nel 1974 tra il presidente americano Gerald Ford e il russo Breznev. Altre proposte circolate negli anni del GC furono ad esempio Quella di ricoprire le calotte polari di pellicola nera , in modo da diminuire l’effetto albedo, o di far esplodere delle bombe atomiche per distruggere le montagne sottomarine poste a sud-ovest delle Far Oer, così da prolungare gli effetti delle correnti marine calde nel Mare Artico. Ovviamente tutte queste proposte oltre a non essere state utilizzate fanno sorridere , in quanto il Global Cooling è stato superato
78 Il Drayas recente è quel periodo collocato tra 12900 e 11500 BP caratterizzato da un repentino mutamento climatico ed un rapido ritorno alle condizioni glaciali
già alla fine degli anni 70, e il problema del riscaldamento climatico ci accompagna ogni giorno da molti anni. Che sia Global Cooling oppure Global Warming la fine degli anni 60 e l’inizio degli anni 70 hanno rappresentato il trampolino di lancio per la nascita di molte associazioni ambientaliste e l’inizio di una coscienza che non interessava più solamente una parte degli studiosi ma l’intera opinione pubblica; la ricerca scientifica diventò cosi oltre che di pubblico dominio anche dibattito politico. Dopo la metà degli anni 70 cominciò il boom dei traffici aerei e grazie anche ai crescenti mezzi di misurazione e l’interesse ormai costante nello stato di salute del clima terrestre vengono scoperti i Fluoroclorocarburi e la loro pericolosità per lo strato dell’ozono , il clima era tornato a scaldarsi ed il 1981 risultò l’anno più caldo da quando si effettuavano le misurazioni. Il Global Cooling era cosi superato.