Terra vista dallo spazio

Torniamo a salvare lo strato di ozono

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Il 9 gennaio 2023 le Nazioni Unite hanno pubblicato il nuovo rapporto sullo stato dello strato di ozono. Ha sottolineato che la ricostituzione di questo strato protettivo è sulla buona strada e dovrebbe essere completata entro la seconda metà del XXI secolo.

Nel contesto attuale, dove nonostante l’urgenza di attuare soluzioni che limitino il cambiamento climatico, le decisioni sono di difficile attuazione, è utile ricordare l’epopea scientifica che portò all’attuazione nel 1987 del protocollo di Montreal.

Questo testo, risultato di un coordinamento esemplare tra scienziati, industriali e decisori politici, è stato il primo accordo ambientale a raggiungere la ratifica universale. Questo trattato e i successivi emendamenti elimineranno completamente le sostanze che distruggono lo strato di ozono.

Concentrazione di ozono (in unità Dobson) misurata a metà settembre 2022 per 15 anni sopra l'Antartide dall'ecoscandaglio a infrarossi IASI
Concentrazione di ozono (in unità Dobson) misurata a metà settembre 2022 per 15 anni sopra l’Antartide dall’ecoscandaglio a infrarossi IASI. 
L’ampiezza e la distribuzione geografica della buca (in blu) varia a seconda delle condizioni meteorologiche. Anne Boynard/LATMOS, CC BY-NC ND

Indice

Ozono indispensabile

Come ci ricorda il rapporto annuale 2023, il buco dell’ozono ritorna ogni anno. Da settembre a novembre, infatti, ci sono tutte le condizioni perché si riformi al di sopra dell’Antartide. Durante questi tre mesi, le concentrazioni di ozono scendono sotto le 220 unità Dobson.

L’ozono ci protegge dalle radiazioni solari assorbendo i raggi ultravioletti più potenti negli strati superiori dell’atmosfera (tra 10 e 50 chilometri sopra la superficie terrestre). Senza ozono non c’è vita sulla Terra.

I processi chimici che producono e distruggono questo composto atmosferico che riempie la stratosfera sono noti da tempo; Le misurazioni dell’ozono sono state effettuate dal periodo tra le due guerre (1919-1939). A partire dagli anni ’80 si sono ampliati i dispositivi per il monitoraggio dell’ozono: strumenti a terra, palloni sonda lanciati regolarmente da istituti meteorologici e satelliti che hanno permesso di osservarne la distribuzione su scala globale.

Negli anni ’80 la preoccupazione da parte degli scienziati riguardava l’impatto dei voli supersonici e altri possibili disturbi in questo strato atmosferico stabile e meno soggetto al rimescolamento delle masse d’aria rispetto agli strati vicini alla superficie terrestre.

Enigma sopra l’Antartide

Nel 1984, una scoperta ha sconvolto le priorità di molti ricercatori: due gruppi indipendenti, uno giapponese, l’altro americano, hanno riferito di aver osservato una sistematica diminuzione dell’ozono sopra l’Antartide in ottobre; un calo che aumenta di anno in anno. La sorpresa viene innanzitutto dal fatto che questo calo di concentrazione si osserva in una regione del globo che non dovrebbe essere interessata dalle emissioni associate alle attività umane.

I sospetti cadono rapidamente sui composti clorurati e bromurati e soprattutto sui clorofluorocarburi e gli halon, questi composti industriali “magici” prodotti negli anni ’60 per soddisfare le nostre esigenze in termini di propellenti, refrigerazione/condizionamento, produzione di schiume, estintori, ecc.

Hanno il vantaggio di essere molto stabili (persistono nell’atmosfera tra i 50 ei 100 anni) e non sono dannosi per la salute. Ma, a differenza della maggior parte degli inquinanti introdotti dalle attività umane, non vengono distrutti nella troposfera e possono quindi raggiungere la stratosfera.

I chimici – che in seguito vinsero il Premio Nobel per questa scoperta – dimostrarono in laboratorio che gli atomi di cloro e bromo possono associarsi alle molecole di ozono e portarne alla distruzione.

Ma gli scienziati non sono alla fine delle loro sorprese… Come spiegare che questa massiccia distruzione avviene solo al di sopra del Polo Sud? E come mai i satelliti non hanno dato l’allerta?

Per quest’ultimo, vediamo che i codici informatici che elaborano le osservazioni ed escludono i dati aberranti, hanno sistematicamente rifiutato i valori misurati, perché troppo bassi rispetto a quanto previsto come concentrazione solitamente misurata ai poli.

Vengono poi organizzate campagne di osservazione per comprendere meglio il fenomeno; l’ozono viene quindi misurato a diverse altitudini utilizzando palloni meteorologici e aerei.

Queste osservazioni indicano che l’ozono è completamente distrutto tra i 15 ei 20 chilometri (da cui il termine “buco dell’ozono”). Ma perché questa scomparsa non è così significativa più in quota, in particolare intorno ai 25 km dove l’ozono è più abbondante?

1985, presa di coscienza del problema

L’enigma fu risolto nel 1985 e coinvolse tre “ingredienti”: la dinamica stratosferica che intrappola masse d’aria molto fredda sotto forma di vortice durante l’inverno; la comparsa di nubi specifiche quando le temperature all’interno del vortice raggiungono i -80°C (nubi stratosferiche polari); infine, il ritorno del sole in primavera che innescherà una serie di reazioni catalitiche eterogenee sulla superficie di queste nubi coinvolgendo composti stabili clorurati e bromurati accumulatisi nelle settimane precedenti.

Da lì tutto è seguito rapidamente: nel 1985 le Nazioni Unite hanno adottato la Convenzione di Vienna per la protezione dello strato di ozono; il testo riconosce la necessità di aumentare la cooperazione internazionale al fine di limitare i rischi che le attività umane comportano per lo strato di ozono. È questo testo che porterà al Protocollo di Montreal due anni dopo.

I produttori propongono poi sostituti più reattivi che verranno distrutti prima di raggiungere la stratosfera, mentre la comunità scientifica si organizza per redigere rapporti scientifici ogni quattro anni, che siano autorevoli e raccolgano tutte le informazioni disponibili sull’ozono e la sua evoluzione.

Oggi il buco dell’ozono non è ancora scomparso, poiché nella stratosfera persiste una notevole quantità di CFC e halon; ma le loro concentrazioni sono in caduta libera e gli scienziati oggi ritengono che lo strato di ozono sia “in remissione”. Le misurazioni, infatti, mostrano che il buco dell’ozono non si sta più allargando e che da diversi anni ha cominciato a ridursi.

Le proiezioni basate sulle attuali conoscenze prevedono un ritorno all’equilibrio tra il 2060 e il 2070, momento in cui tutte le sostanze responsabili saranno scomparse dalla stratosfera.

Un ulteriore ritardo?

Ci sono diversi motivi che potrebbero spiegare perché questo ritorno all’equilibrio stia impiegando un po’ più di quanto indicano le attuali previsioni. Il primo è che tutti i paesi devono onorare i propri impegni. Nel 2018, grazie a stazioni di monitoraggio sparse un po’ ovunque, i ricercatori hanno rilevato che le concentrazioni di CFC-11 non stavano diminuendo così rapidamente come previsto. Facendo delle traiettorie a ritroso, si sono resi conto che le emissioni provenivano dalle province orientali della Cina.

La seconda causa, che spiega già in parte perché il ritardo si stia un po’ riducendo rispetto alle prime stime, è legata al riscaldamento degli strati inferiori dell’atmosfera. Per effetto di compensazione, quando il fondo dell’atmosfera assorbe più energia, la stratosfera si raffredda. E più fa freddo, più velocemente si formano le nubi stratosferiche polari, che promuovono la distruzione dell’ozono.

La terza potenziale ragione ha a che fare con la geoingegneria, e in particolare la tecnica di inviare intenzionalmente particelle sospese nell’aria nella stratosfera per imitare un’eruzione vulcanica e riflettere alcuni dei raggi del sole. È stata simulata un’iniezione di particelle sopra l’Antartide. Ha mostrato che se questo riducesse la temperatura globale di 0,5°C, allora il buco nello strato di ozono tornerebbe a livelli elevati, vicini a quelli degli anni ’90.

Un esempio da seguire?

Il parallelo con il cambiamento climatico è evidente. È noto da tempo che i gas serra che intrappolano la radiazione infrarossa e sono emessi dalle attività umane sono responsabili degli aumenti di temperatura osservati.

I rapporti dell’IPCC raccolgono lo stato delle conoscenze scientifiche per i decisori ogni cinque o sei anni. Sono stati messi in atto ambiziosi accordi internazionali, tra cui l’Accordo di Parigi (2015) per mantenere l’aumento della temperatura globale “ben al di sotto dei 2 gradi”.

Ma una differenza c’è ed è significativa: non basta convincere pochi produttori a trovare dei sostituti ad hoc; si tratta di rivedere completamente il funzionamento delle nostre società dipendenti dai combustibili fossili.

Autore

Cathy ClerbauxUniversità della Sorbona