Ricercatori del Berkely Laboratory, grazie all’analisi di migliaia di dati acquisiti per un decennio dagli strumenti spettroscopici di eccezionale precisione di due siti statunitensi per la misurazione della radiazione in atmosfera, hanno potuto determinare la quantità di energia trattenuta dall’atmosfera per effetto dell’anidride carbonica di origine antropica.

alaska

Che i gas in atmosfera agiscano sull’equilibrio energetico della Terra, intrappolando parte dell’energia proveniente dal sole, era ipotesi già avanzata nel 1827 dal fisico J.B. Joseph Fournier che denominò tale fenomeno “effetto serra”.
Successivamente, l’inglese John Tyndall dimostrò sperimentalmente nel 1865 tale teoria, identificando anche i gas responsabili, tra cui l’anidride carbonica e il metano.
Tuttavia, non era stato possibile misurare esattamente la quantità di calore che rimaneva in atmosfera rispetto a quella in entrata. Precedenti studi, utilizzando dati satellitari avevano solo dimostrato che stava entrando più calore di quanto ne uscisse, ma solo ora gli scienziati sono stati in grado di misurare direttamente tale divario in un determinato tempo, come dimostrano i risultati di una ricerca, pubblicata online prima della rivista cartacea da Nature.
Abbiamo rilevato, per la prima volta sul campo, l'amplificazione dell'effetto serra perché c'è più CO2 in atmosfera in grado di assorbire quanto emette la Terra, in risposta alla radiazione solare in arrivo - ha affermato Daniel Feldman, Scienziato della Divisione Scienze della Terra presso US Department of Lawrence Berkeley National Laboratory e principale autore dello studio - Numerosi studi hanno dimostrato l'aumento delle concentrazioni di CO2 in atmosfera, ma il nostro studio fornisce il collegamento critico tra le concentrazioni e l’aumento di energia al sistema ovvero l’effetto serra”.

I ricercatori del Berkeley Lab hanno potuto misurare il contributo della CO2 alla forzatura radiativa (radiative forcing), l’effetto che determinano questi gas serra nell’alterare il bilancio energetico del sistema Terra - atmosfera.
Hanno utilizzato migliaia di dati acquisiti con strumenti spettroscopici incredibilmente precisi nel corso di decennio (2000-2010) in due siti statunitensi per l’Atmospheric Radiation Measurement (uno in Oklahoma, a sud delle Grandi Praterie e l’altro nel sito del North Slope in Alaska), che misurano l’energia termica infrarossa che viaggia verso la superficie terrestre attraverso l’atmosfera, rilevando la tipica impronta spettrale dell’energia infrarossa da CO2.
I gas serra, infatti, assorbono ed emettono calore a diverse lunghezze d’onda, permettendo agli scienziati di poter stabilire quanto energia viene emessa da ogni singolo gas.

grafico effetto radioattivoco


Questi grafici mostrano l’aumento dell’effetto serra della CO2 in due punti della superficie terrestre, uno in Oklahoma e al North Slope in Alaska. La concentrazione atmosferica di CO2 (in azzurro) è aumentata dal 2000 alla fine del 2010, per effetto del forcing radiativo della superficie terrestre a causa della CO2 (arancione), entrambi in progressivo rialzo, indicando che la Terra assorbe più energia solare di quanta non ne rilasci in atmosfera (fonte: Lawrence Berkeley National Laboratory)

"Abbiamo misurato la radiazione sotto forma di energia infrarossa - ha osservato Feldam - Poi, abbiamo analizzato gli altri fattori che avrebbero potuto impattare sulle nostre misurazioni, come il sistema meteorologico”.
Le serie temporali dei due siti, pur distanti tra loro, hanno mostrato la stessa tendenza: la CO2 atmosferica ha emesso una quantità in aumento di energia infrarossa, pari a 0,2 W/m2 per tutto il periodo considerato, circa il 10% della tendenza di tutte le fonti di energia a infrarossi come le nuvole e il vapore acqueo. Questo dato è leggermente inferiore a quello indicato nell’ultimo Rapporto dell’IPCC che ha valutato l’aumento medio globale in 0,27 W/m2.
 
Basandosi sull’analisi dei dati del sistema Carbon Tracker della NOOA (National Oceanic and Atmospheric Administration), gli scienziati hanno ricondotto questo aumento alle emissioni dei combustibili fossili, che hanno fatto aumentare tra il 2000 e il 2010 la concentrazione di carbonio in atmosfera di 22ppm.

Le misurazioni, inoltre, hanno permesso agli scienziati di rilevare, per la prima volta, l'influenza della fotosintesi sul bilancio energetico della superficie terrestre, scoprendo che il forcing radiativo della CO2 è stata in calo in primavera per effetto dell’attività fotosintetica delle piante in fioritura, che hanno assorbito maggior quantità di gas dall’atmosfera.

In copertina: La struttura scientifica del North Slope in Alaska, vicino alla città di Barrow dove sono presenti spettrografi ad alta precisione del Dipartimento dell’Energia Statunitense per l’Atmospheric Radiation Measurement (foto: Jonathan Gero)