Molti fattori influenzano il cambiamento climatico, compresi gli eventi naturali come, ad esempio, le eruzioni vulcaniche o il cambiamento dell’orbita della Terra intorno al Sole e gli spostamenti della crosta terrestre; tutti questi eventi hanno un ruolo da svolgere, ma a partire dalla rivoluzione industriale (nel 1800), la temperatura globale è aumentata a un ritmo molto più rapido a causa della combustione di combustibili fossili e delle attività umane, che oggi sono le principali cause del cambiamento del nostro clima.

L’assottigliamento dell’ozono non è la causa principale del cambiamento climatico, tuttavia l’assottigliamento dell’ozonosfera, causato dal rilascio di clorofluorocarburi (CFC), utilizzati per anni come refrigeranti per frigoriferi e condizionatori d’aria e in grado di agire come gas serra, è legato al cambiamento climatico perché i gas che riducono l’ozono contribuiscono al riscaldamento globale. Lo strato di ozono assorbe la maggior parte delle radiazioni ultraviolette del sole (UV-B) proteggendo piante, animali ed esseri umani dagli effetti nocivi dei suoi raggi. Negli ultimi sei decenni lo strato di ozono si è assottigliato, in Antartide addirittura di oltre il 50%. Data la grave minaccia rappresentata dall’assottigliamento dello strato di ozono, nel 1987 è stato adottato il Protocollo di Montreal per ridurre le emissioni di CFC, e grazie alla sua adozione a partire dagli anni ’90 si è registrata una riduzione delle emissioni di gas che danneggiano l’ozono.

Gli aerosol si riferiscono a particelle minuscole, di pochi nanometri o meno, (solide o liquide) che rimangono sospese nell’atmosfera per giorni o settimane, e derivano da attività umane (ad esempio la combustione di combustibili fossili) o da fonti naturali come eruzioni vulcaniche, spruzzi marini o anche dal rilascio di particelle biologiche (ad esempio spore) dalla vegetazione. Gli aerosol influenzano il clima terrestre in due modi distinti: possono riflettere la luce solare in arrivo bloccando parte dell’energia che avrebbe raggiunto la superficie terrestre, oppure possono intrappolare l’energia solare all’interno dell’atmosfera e contrastare il raffreddamento causato dalla riflessione. Tuttavia, gli aerosol sono generalmente considerati avere lo stesso effetto dei gas serra. Gli aerosol sono inoltre fondamentali per la formazione delle nuvole: un sottoinsieme di essi può fungere da nuclei di condensazione delle nuvole e da nuclei di ghiaccio. Una maggiore quantità di aerosol può aumentare la concentrazione dei nuclei di condensazione delle nubi e portare a un numero maggiore di goccioline, ma più piccole, per un contenuto fisso di acqua liquida.

Le misurazioni scientifiche hanno dimostrato che dall’inizio dell’industrializzazione non solo è aumentata la temperatura media globale dell’aria, ma anche la concentrazione di anidride carbonica (CO₂) e di altri gas serra nell’atmosfera. Numerosi studi e in particolare i documenti scientifici dell’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, l’organismo delle Nazioni Unite che si occupa della valutazione scientifica dei cambiamenti climatici) hanno dimostrato che la variazione e quindi l’aumento di questi gas sono dovuti in particolare alle attività umane, in particolare alla combustione di combustibili fossili. Questi gas prodotti dall’uomo sono chiamati “gas serra antropogenici”. Proprio come i gas serra naturali, impediscono la fuoriuscita diretta delle radiazioni di calore dalla Terra verso lo spazio. A causa dell’effetto serra antropogenico, la superficie terrestre trattiene una maggiore quantità di radiazioni solari, causando così l’aumento della temperatura dell’aria a livello del suolo, un fenomeno che è stato osservato negli ultimi 150 anni. L’aumento della temperatura dall’inizio dell’industrializzazione a oggi viene quindi definito “cambiamento climatico antropogenico”.

Come abbiamo notato nella pillola precedente (2.4), i gas serra emessi dalle attività umane sono chiamati “gas serra antropogenici”. La misura in cui le emissioni di anidride carbonica (CO₂), metano (CH₄) e protossido di azoto (N₂O) contribuiscono all’effetto serra antropogenico dipende dalla loro concentrazione nell’atmosfera terrestre e dal loro potenziale effetto serra. In particolare, l’anidride carbonica è ampiamente indicata come il più importante gas serra antropogenico, perché attualmente è responsabile della maggior parte (76%) del riscaldamento associato alle attività umane. Il metano è responsabile del 16%, il protossido di azoto del 6% e altri gas del 2%. Sebbene la percentuale di gas serra nell’atmosfera terrestre rimanga bassa rispetto alle percentuali di ossigeno (21%) e azoto (78%), la loro presenza nell’atmosfera è aumentata drasticamente dall’inizio dell’industrializzazione, incidendo così sull’effetto serra e provocando un aumento del riscaldamento globale. Questi gas hanno un impatto a lungo termine sul clima perché rimangono nell’atmosfera per molto tempo prima di essere degradati e rimossi dall’atmosfera attraverso processi fisici o chimici.

L’effetto dei gas serra dipende dal loro Potenziale di Riscaldamento Globale, o “GWP”. Questo parametro indica l’intensità con cui i gas, rispetto alla stessa quantità di CO₂, riscaldano il clima in un determinato periodo di tempo (100 anni). Ad esempio, un GWP di 28 per il metano (CH₄) indica che questo gas, rispetto alla stessa quantità di CO₂, riscalderà il clima 28 volte di più nei prossimi 100 anni. Sebbene il GWP della CO₂ sia significativamente inferiore a quello del CH₄ e dell’N₂O, il contributo delle emissioni di CO₂ all’effetto serra totale è il maggiore (76%, come già detto), poiché le attività umane producono quantità di CO₂ molto maggiori rispetto al CH₄ o all’N₄O.

L’andamento dell’attività solare (forza della radiazione solare) non può essere la causa del brusco aumento della temperatura media globale. Si presume che l’attività solare sia responsabile di circa il 10% dell’aumento della temperatura dal 1905 al 2005. Il suo contributo al riscaldamento globale è quindi relativamente basso. Dagli anni ’80 l’attività solare è addirittura diminuita, mentre la temperatura media dell’aria a livello del suolo è aumentata ulteriormente. Questa evidenza dimostra che i cambiamenti dell’attività solare non sono responsabili del forte aumento della temperatura e del cambiamento climatico, inoltre conferma che l’aumento del riscaldamento globale è dovuto principalmente all’effetto dei gas serra, che sono aumentati dall’inizio dell’era dell’industrializzazione (XVIII secolo).

L’impatto dell’uomo sui cambiamenti climatici è evidente ed è possibile affermarlo grazie alle misurazioni che gli scienziati hanno potuto effettuare con diversi metodi e tecnologie: ad esempio, perforando in profondità le calotte glaciali è possibile estrarre cilindri di ghiaccio chiamati “carote” contenenti tracce di gas e altri minuscoli materiali che vengono utilizzati per determinare e ricostruire il clima di diverse centinaia di migliaia di anni fa. Sebbene diverse cause naturali influenzino i cambiamenti climatici, è evidente la correlazione tra la temperatura e la quantità di gas serra, come l’anidride carbonica (CO₂) e il metano (CH₄), presenti nell’atmosfera.

Gli studi hanno confermato che le variazioni di temperatura, da un lato, e i cambiamenti nella concentrazione dei gas serra, dall’altro, sono andati di pari passo negli ultimi 20.000 anni, suggerendo un’influenza reciproca. Da queste osservazioni risulta anche evidente che le attuali concentrazioni di gas serra sono significativamente più alte di quelle del passato. Altre prove provengono dai satelliti. Questi strumenti in orbita intorno alla Terra sono stati utilizzati per misurare la radiazione termica emessa dalla superficie terrestre nello spazio ed è stato osservato che, dal 1970, la quantità di radiazione che può essere assorbita dai gas serra è stata irradiata sempre meno nello spazio. Ciò è dovuto all’aumento delle concentrazioni di gas serra, che impediscono sempre più la fuoriuscita diretta della radiazione termica. È stato riscontrato che una maggiore quantità di radiazione termica viene riflessa sulla superficie terrestre. Di conseguenza, la troposfera (atmosfera inferiore) si è riscaldata e la stratosfera (atmosfera superiore) si è raffreddata.

Tutti questi risultati indicano che la teoria del cambiamento climatico antropogenico è valida (e dimostrata). Inoltre, le simulazioni dei modelli climatici mostrano che l’aumento di temperatura registrato non può essere attribuito esclusivamente a cause naturali, ma può essere spiegato solo con l’impatto delle attività umane.