Probabilmente ricorderai i tuoi insegnanti di scienze della scuola elementare che spiegavano che l’energia non può essere né creata né distrutta. Questa è una proprietà fondamentale dell’universo.
Tuttavia, l’energia può essere trasformata. Quando i raggi del Sole raggiungono la Terra, si trasformano in movimenti casuali di molecole che senti come calore. Allo stesso tempo, la Terra e l’atmosfera inviano radiazioni nello spazio. L’equilibrio tra l’energia in entrata e in uscita è noto come “bilancio energetico” della Terra.
Il nostro clima è determinato da questi flussi di energia. Quando la quantità di energia in entrata è superiore a quella in uscita, il pianeta si riscalda.
Ciò può accadere in alcuni modi, ad esempio quando il ghiaccio marino che normalmente riflette la radiazione solare nello spazio scompare e l’oceano scuro assorbe invece quell’energia. Succede anche quando i gas serra si accumulano nell’atmosfera e intrappolano parte dell’energia che altrimenti si sarebbe irradiata.
Gli scienziati come me misurano il bilancio energetico della Terra dal 1980 con l’utilizzo di strumenti su satelliti, in aria, negli oceani e sul terreno.
Ecco uno sguardo più da vicino a come scorre l’energia e cosa ci dice il bilancio energetico su come e perché il pianeta si sta riscaldando.
Bilanciare l’energia del Sole
Praticamente tutta l’energia nel sistema climatico della Terra proviene dal Sole. Solo una piccola frazione è condotta verso l’alto dall’interno della Terra.
In media, il pianeta riceve 340,4 watt di sole per metro quadrato.
Di quei 340,4 watt per metro quadrato:
- 99,9 watt vengono riflessi nello spazio da nuvole, polvere, neve e dalla superficie terrestre.
- I restanti 240,5 watt vengono assorbiti, circa un quarto dall’atmosfera e il resto dalla superficie del pianeta. Questa radiazione viene trasformata in energia termica all’interno del sistema Terra. Quasi tutta questa energia assorbita è compensata dall’energia emessa di nuovo nello spazio. Un minuscolo residuo – 0,6 watt per metro quadrato – si accumula come riscaldamento globale. Potrebbe non sembrare molto, ma si aggiunge.
L’atmosfera assorbe molta energia e la emette sotto forma di radiazione sia nello spazio che verso la superficie del pianeta. In effetti, la superficie terrestre riceve quasi il doppio delle radiazioni dall’atmosfera rispetto alla luce solare diretta. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il sole riscalda la superficie solo durante il giorno, mentre l’atmosfera calda è lassù 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Insieme, l’energia che raggiunge la superficie terrestre dal Sole e dall’atmosfera è di circa 504 watt per metro quadrato. La superficie terrestre emette circa il 79% di quella indietro. La restante energia superficiale va nell’evaporazione dell’acqua e nel riscaldamento dell’aria, degli oceani e della terra.
Il minuscolo residuo tra la luce solare in entrata e l’infrarosso in uscita è dovuto all’accumulo di gas serra come l’anidride carbonica nell’aria. Questi gas sono trasparenti alla luce solare ma opachi ai raggi infrarossi: assorbono ed emettono molti raggi infrarossi verso il basso.
La temperatura della superficie terrestre deve aumentare in risposta fino a quando non viene ripristinato l’equilibrio tra la radiazione in entrata e in uscita.
Cosa significa questo per le temperature globali?
Il raddoppio dell’anidride carbonica aggiungerebbe 3,7 watt di calore a ogni metro quadrato della Terra. Immagina le luci notturne a incandescenza vecchio stile distanziate ogni metro in tutto il mondo, lasciate accese per sempre.
All’attuale tasso di emissioni, i livelli di gas serra raddoppieranno rispetto ai livelli preindustriali entro la metà del secolo.
Gli scienziati del clima calcolano che l’aggiunta di così tanto calore al mondo riscalderebbe il clima della Terra di circa 5 gradi Fahrenheit ( 3 °C ). Prevenire ciò richiederebbe la sostituzione della combustione di combustibili fossili, la principale fonte di emissioni di gas serra, con altre forme di energia.
Autore
Scott Denning, Professor of Atmospheric Science, Colorado State University
