Menù

Developed in conjunction with Ext-Joom.com

Temperatura del mare

Temperature Europa

Temperature Attuali Europa

Satellite Italia

satellite italia animato

Fulmini Tempo Reale

Webcam

News Letter


VUOI RICEVERE IL TEMPO DELLA TUA CITTA' VIA E-MAIL? ISCRIVITI VELOCEMENTE ALLA NOSTRA NEWSLETTER

Mappa Visite

Map

VULCANI E CLIMA

                                   LEGAME “ATTIVITA’ VULCANICA – CLIMA “

 

Con il seguente articolo verrà analizzato lo stretto legame esistente tra l'attività vulcanica e il clima, e quanto quest'ultimo dipenda dalle nubi vulcaniche immise negli alti strati dell'atmosfera. Nel corso degli ultimi 100.000 anni, innumerevoli volte la temperatura media del globo ha subito fluttuazioni a seguito di apocalittiche eruzioni vulcaniche. Dalla più memorabile (vulcano Toba - Sumatra), avvenuta solo 74.000 anni fa' e che ridusse la specie umana a pochi migliaia di individui, sino alla più recente (vulcano Pinatubo - Filippine) avvenuta nel giugno del 1991 e che provocò un abbassamento della temperatura media del pianeta di 0.3 °C. Secondo le piu' aggiornate ricerche, sono oltre 1500 i vulcani che hanno eruttato negli ultimi 10.000 anni, ma seppur molti di questi abbiano una classificazione VEI molto bassa (Volcanic Explosivity Index, misura l'indice di esplosività vulcanica), basterebbe una sola violenta eruzione per influenzare il clima su scala globale. Ma prima di analizzare ciò con maggiore accuratezza, ai fini della comprensione stessa dell'articolo, è necessario e doveroso parlare brevemente di un processo fisico che sta alla base dell'attività climatica del nostro pianeta. Tale processo è detto equilibrio radiativo o più comunemente conosciuto come "bilancio energetico sole-terra". Come intuibile dal nome, questo processo fisico descrive come il nostro pianeta scambi energia, sotto forma di radiazione, con lo spazio esterno. Nell'equilibrio radiativo è possibile distinguere un flusso di radiazione entrante (che è dato praticamente dalla radiazione solare) e un flusso di radiazione uscente (che è dato dalla radiazione termica che il sistema climatico terrestre emette verso lo spazio, e che comprende la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre che riesce a passare attraverso l'atmosfera). Del flusso entrante, ovvero la radiazione solare incidente sul nostro pianeta, circa il 70% viene assorbito (da superficie terrestre ed atmosfera), mentre il restante 30% viene riflesso all'indietro dal pianeta. Da ciò ne consegue che non esiste un vero e proprio equilibrio tra flusso entrante e flusso uscente, bensì il flusso uscente risulterà minore del flusso entrante, e quindi in termini quantitativi dei 342 W/m2 di radiazione solare incidente sul pianeta, solo circa 1/3 (ovvero 112 W/m2) verra' riflesso verso lo spazio. Pertanto affinché vi sia un equilibrio radiativo tale da permettere la vita, così come la conosciamo, la radiazione infrarossa uscente deve presentare un valore medio globale di circa 112 W/m2. Qualsiasi processo che alteri i valori di equilibrio tra flusso entrante e flusso uscente di radiazione, provocherebbe una forzatura radiativa sul sistema che può essere di segno positivo o di segno negativo. 


[... Per capire l'importanza dell'equilibrio radiativo, basti pensare che se tale processo fisico fosse assente, la temperatura globale media del nostro pianeta non si aggirerebbe attorno agli "odierni" 15 °C, bensì ai -20 °C...]


Forzatura positiva:

  • Se aumenta il flusso entrante;
  • Se diminuisce il flusso uscente (effetto serra).


Risultato: aumento della temperatura media atmosferica

 


Forzatura negativa:

  • Se diminuisce il flusso entrante;
  • Se aumenta il flusso uscente.


Risultato: diminuzione della temperatura media atmosferica

 


Quindi affinché si possa verificare una forzatura negativa, tale da provocare una diminuzione della temperatura media globale, dovrebbero verificarsi una serie di processi che farebbero diminuire il flusso entrante (quindi assorbito dal nostro pianeta), o aumentare il flusso uscente. Tecnicamente parlando, la via più plausibile sarebbe quella della diminuzione della radiazione solare assorbita dal pianeta (diminuzione del flusso entrante). Ciò sarebbe possibile solo se il pianeta riflettesse maggiore radiazione solare, registrando così un aumento dell'albedo planetaria: in parte dell'albedo superficiale (possibile se si avesse un aumento delle distese nevose), ma soprattutto un aumento dell'albedo delle nuvole (possibile se si registrasse un aumento della copertura nuvolosa costituita prevalentemente da nubi ricche di solfati, e un aumento dello spessore ottico del corpo nuvoloso).

Da ciò si comprende come particelle costituite da solfati  (di origine marina, eolica, antropica), dotate di proprietà dielettriche tali da produrre forte scattering (diffusione dell'onda elettromagnetica) e debole assorbimento della radiazione solare, aumenterebbero l'albedo delle nuvole (qualora in essi presenti), al contrario delle particelle carboniose (che se presenti diminuirebbero l'albedo del corpo nuvoloso).
Come accaduto già in passato, immense eruzioni dei vulcani, creerebbero delle nubi vulcaniche tali da modificare la composizione chimica delle nuvole, incrementando la quantità di solfati, e di conseguenza aumentando l'albedo planetaria e provocare una forzatura negativa dell'equilibrio radiativo. Infatti, essendo una nube vulcanica costituita oltre che da solfati anche e sopratutto da:

  • H2o (in media 60%)
  • Co2
  • Co
  • Hcl (ecc. ecc.)


in caso di eruzioni vulcaniche così violente da creare una colonna di nube vulcanica tanto alta che giunga sino alla bassa stratosfera, il contenuto stratosferico di particelle di AEROSOL potrebbe variare, incidendo fortemente sul clima terrestre. Dopo un paio di mesi l'eruzione (o meglio la nube vulcanica) sarebbe estesa su un'ampia fascia latitudinale, e nella suddetta nube si avrebbe una concentrazione di goccioline composte per il 75% di acido solforico (H2SO4) e per il 25% da H2O. Queste particelle, a seconda dell'intensità dell'eruzione vulcanica, rimarrebbero per mesi o anni in stratosfera, prima di cadere, aumentando così l'albedo delle nuvole. 
Inoltre con un aumento delle nubi vulcaniche, e quindi un aumento dell'acido solforico con cui le ammine presenti in atmosfera possono combinarsi ("6 ottobre New Paper della rivista Nature”- esperimento Cloud – CERN di Ginevra), verrebbe facilitata la formazione dei nuclei di condensazione, attorno a cui il vapore acqueo andrebbe ad addensarsi, favorendo la formazione di nuove nuvole che andranno a riflettere la radiazione solare incidente provocando così un ulteriore aumento dell'albedo planetaria.
Ciò ci fa capire come le particelle presenti in una nube vulcanica, e in particolare i solfati, andando ad aumentare l'albedo delle nuvole provocherebbero un generale raffreddamento globale. Ma i solfati influenzerebbero il clima globale non solo aumentando l'albedo dei corpi nuvolosi, ma indirettamente distruggendo lo strato di ozono. Infatti essi sono in grado di convertire facilmente i clorofluorocarburi (CFC) in composti molto più attivi e capaci di accelerare la distruzione dello strato di ozono. Di conseguenza, una perdita di ozono provocherebbe un raffreddamento stratosferico, che a sua volta comporterebbe un rafforzamento del vortice polare nella stratosfera e (molto probabilmente) in troposfera, tale da aumentare in un primo momento l'estensione dei ghiacciai (e quindi aumentare l'albedo superficiale e ulteriormente l'albedo planetaria) qualora la suddetta figura barica fosse centrata nel proprio polo geografico, e in un secondo momento, a causa di resistenze in troposfera che farebbero assumere al vortice polare una forma assiale, si assisterebbe ad un raffreddamento a latitudini ben più basse, provocando un ulteriore aumento dell'albedo superficiale e quindi planetaria. 
Inoltre le nubi vulcaniche, una volta ricadute (e quindi non più sospese nell'atmosfera) continuerebbero, seppure indirettamente, a forzare negativamente l'equilibrio radiativo, provocando un aumento della copertura nuvolosa e di conseguenza un incremento dell'albedo planetaria. Ma per comprendere quest'ultimo processo è necessario capire cosa sia l'aerosol atmosferico. 


L'aerosol atmosferico e' composto da particelle e corpuscoli in sospensione all'interno dell'atmosfera, la cui natura chimica e' variabile e dipende dalla propria origine. Esso può essere immesso in atmosfera dall'azione dei venti sui deserti, oppure dall'azione del vento sugli oceani (o dai vulcani, come visto precedentemente). 

  • gli aerosol costituiscono dei nuclei di aggregazione per le molecole di vapor acqueo e quindi contribuiscono alla formazione delle nuvole.
  •  aerosol costituiscono un ruolo importantissimo nel processo di scattering della radiazione solare.

Il numero di particelle di aerosol per volume unitario, decresce all'aumentare delle dimensioni delle particelle. In particolare le particelle di origine marina ed eolica hanno proprietà dielettriche tali da produrre forte scattering e debole assorbimento della radiazione solare. 
Tra le prime sorgenti di aerosol globale vi e' il mare. L'aerosol marino (detto anche spray marino) si origina grazie all'azione dei venti sul pelo dell'acqua. La composizione chimica ( "classica" ) dell'aerosol marino, è suddivisa in frazione fine (diametro < 1um) e frazione grossolana ( > 1um), dove oltre il 90% della frazione fine è costituita dal solfato, mentre il 100% della frazione grossolana dal sale marino. In passato però, alcuni esperimenti evidenziarono la presenza di materiale organico nella frazione fine dell'aerosol marino. Ulteriori studi dimostrarono che le proprietà fisiche e chimiche dell'aerosol marino variano in modo stagionale analogamente alle variazioni dell'attività biologica marina, in particolare alla fioritura del Fitoplancton marino. La componente organica (prevalentemente costituita da composti organici insolubili) domina la frazione fine del Aerosol marino durante il periodo di fioritura del fitoplancton marino. Queste particelle organiche sono immesse in atmosfera dall'esplosione delle bollicine d'aria prodotte dal moto ondoso degli oceani. Questa nuova sorgente di materiale organico tensioattivo aumenta la disponibilità di nuclei di condensazione delle nubi dell'atmosfera ed influenza quindi il clima del pianeta. Nel periodo di bassa attività biologica nella frazione grossolana domina il sale marino (circa il 100%), mentre nella frazione fine il sale marino e' presente per circa 75% e solo il 20% circa è costituito da materiale organico (solubile e insolubile). Nel periodo di alta attività biologica della frazione grossolana domina il sale marino, anche se è presente una quantità di materiale organico (solubile e insolubile) pari a circa il 4%, mentre nella frazione fine domina la presenza di materiale organico (circa il 63%) e in particolare la quantità di materiale organico insolubile prevale sulla quantità di materiale organico solubile. 

Attualmente i modelli climatici considerano l'aerosol marino composto unicamente da solfato e sale marino. Questa nuova sorgente di materiale organico tensioattivo, maggiore durante il periodo di fioritura del fitoplancton, aumenta la disponibilità di nuclei di condensazione delle nubi nell'atmosfera, permettendo così anche un aumento della copertura nuvolosa. La fioritura del fitoplancton avviene grazie al sole (attraverso cui è possibile la fotosintesi) e alla quantità di nutrienti presenti in acqua. Secondo alcuni studi, la concentrazione del fitoplancton aumenterebbe notevolmente in presenza di acque ricche di ferro. Quindi, in questo processo le ceneri vulcaniche agirebbero da fertilizzante per gli oceani, rilasciando varie sostanze (tra cui il ferro) considerate nutrienti per il fitoplancton. Si ritiene inoltre che il fitoplancton possa rimuovere dall'atmosfera all'incirca la stessa quantità di anidride carbonica assorbita dalla vegetazione terrestre, esplicando così un'azione di contrasto nei confronti dell'effetto serra e del riscaldamento globale. A tal proposito, al fine di mitigare l'effetto serra, alcuni scienziati vorrebbero fertilizzare gli oceani con il ferro e provocare quindi un aumento del fitoplancton. Quindi concludendo, è possibile asserire che le ceneri vulcaniche agendo da fertilizzante per gli oceani del nostro pianeta, favorirebbero l'aumento della concentrazione di fitoplancton, che a loro volta attraverso le dinamiche sopradescritte, provocherebbero (indirettamente) un aumento della copertura nuvolosa, un conseguente aumento dell'albedo planetaria e infine una forzatura negativa nell'equilibrio radiativo.

 (L'immagine è stata scattata dal satellite Aqua della Nasa. Le macchie verdi segnano la presenza del Fitoplancton a largo della penisola russa di Kamchatka lunga oltre 1250 chilometri e costellata di vulcani attivi)

Con le dettagliate descrizioni dei numerosi processi di natura chimico-fisica presenti nel suddetto articolo, e' possibile affermare, forse anche con assoluta' certezza, che un'ipotetica eruzione di un supervulcano (o più eruzioni) se abbastanza violenta e duratura, potrebbe provocare un raffreddamento globale o addirittura un’ era glaciale, ma allo modo, con altrettanta sicurezza si può ipotizzare che sarebbe comunque una fase transitoria, perché come già successo in passato, la natura e il nostro pianeta troveranno sempre il modo per autoregolarsi e far si che la vita sopravviva ancora una volta.

 

Giovanni Borgia – Borja  WWW.mapsim.com

 

 

 

 

 

 

FONTI:

http://it.wikipedia.org/wiki/Teoria_della_catastrofe_di_Toba

http://www.volcanodiscovery.com/it/volcanoes/faq/how_many_volcanoes.html

http://it.wikipedia.org/wiki/Indice_di_esplosivit%C3%A0_vulcanica

http://press.web.cern.ch/press-releases/2013/10/cerns-cloud-experiment-shines-new-light-climate-change

http://it.wikipedia.org/wiki/Bilancio_energetico_Sole_-_Terra

Questo sito utilizza cookie, anche di terze parti, per migliorarne l’esperienza di navigazione e consentire a chi naviga di usufruire dei nostri servizi online e di visualizzare pubblicità in linea con le proprie preferenze. Chiudendo questo banner, scorrendo questa pagina, cliccando su un link o proseguendo la navigazione in altra maniera, acconsenti all’uso dei cookie.