L'Albedo del nostro pianeta sta cambiando

L'albedo è molto importante per il riscaldamento della Terra e per il clima globale. L'albedo ci dice quale percentuale della radiazione solare è riflessa direttamente verso lo spazio, impedendo alla Terra di assorbirne l’ energia. Questa frazione è intorno al 30%. I cambiamenti di uso del territorio e del clima terrestre possono portare a cambiamenti nell'albedo, che hanno a loro volta un impatto sul bilancio radiativo terrestre e perciò portano ad un riscaldamento o raffreddamento della superficie terrestre.  

Questo effetto è particolarmente rilevante in 3 casi:
 

1) Quando cambia la copertura delle nuvole di conseguenza cambia l'albedo. Poiché i cambiamenti della copertura nuvolosa sono estremamente difficili da prevedere, questo è un ulteriore motivo di incertezza nelle previsioni del clima futuro.
  

2) La perdita di ghiaccio marino nell'Oceano Artico è un'importante effetto regionale. Qui, una superficie molto riflettente (il ghiaccio) è sostituita da una superficie con un’ albedo bassa (l'acqua dell'oceano). La conseguenza è un chiaro aumento nell'assorbimento dell'energia che, a livello regionale, porta ad un riscaldamento maggiore rispetto a quello previsto a livello globale.
  

3) Infine la perdita delle foreste e l'aumento parallelo del terreno utilizzato per l'agricoltura e la pastorizia causano un aumento dell'albedo, in quanto il terreno agricolo è più chiaro delle foreste. Questo contributo al raffreddamento della Terra non può compensare altri aspetti svantaggiosi legati alla perdita della foresta pluviale: l'aumento di CO₂ nell'atmosfera e la perdita di biodiversità.
 

 
Contesto: copertura delle nuvole e aerosol
 

Punto 1: Gli osservatori climatici hanno fornito stime sull'estensione della copertura nuvolosa per diversi decenni. Le annotazioni di queste osservazioni sono più affidabili e coerenti per l'analisi degli andamenti rispetto ai sistemi automatizzati che sono stati introdotti negli Stati Uniti e in Canada.

Tuttavia: le deviazioni della copertura nuvolosa dalla media di lungo termine (anomalie) non mostrano nessun andamento particolare. Anche le osservazioni satellitari, in funzione ininterrottamente dal 1983, non mostrano un andamento globale significativo.

I cambiamenti possono essere osservati nei flussi di radiazione al top dell'atmosfera misurati dai satelliti. Il grafico mostra i risultati per le latitudini tropicali (20°N a 20°S). Qui, il flusso di radiazione è più intenso.
 

La figura mostra in rosso la radiazione ad onda lunga in uscita dalla Terra che è aumentata di circa 0,7 W/m² nel periodo dal 1985 al 1999. La radiazione ad onda corta riflessa dalla sistema terrestre a causa della sua albedo è indicata in azzurro. Il segnale che salta maggiormente all'occhio è l'aumento della riflessione della radiazione a onda corta a causa della eruzione del Pinatubo nel 1991, che ha portato ad un raffreddamento globale per più di un anno. Tuttavia, l'andamento a lungo termine della riflessione sta diminuendo. Alla fine del periodo sono stati riflessi circa 2,1 W/m² in meno. Ciò significa che la Terra assorbe più energia alla latitudini tropicali. I dati dei satelliti mostrano per lo stesso periodo una diminuzione della copertura nuvolosa ai tropici, ciò potrebbe dare una spiegazione a quanto è stato osservato.

Ciò che si evince da questo tipo di studi è che la ricerca sulle nuvole ambisce a sviluppare un'immagine d'insieme da tanti pezzi di un puzzle. Ma solo considerando le misure dei prossimi due o tre decenni sarà possibile ottenere delle conclusioni attendibili sugli andamenti globali.

Oltre all'effetto delle nuvole c'è anche l'effetto diretto degli aerosol, in particolare alle latitudini medie dell'emisfero settentrionale. Questo effetto, causato dall'inquinamento dell'aria, è spesso chiamato "oscuramento globale" (vedi il testo per le lezioni), ma in verità è un effetto regionale. La maggior parte delle particelle presenti nell'aria riflette la luce solare aumentando l'albedo. Questo è vero in particolare per le particelle di solfato che si formano a partire dal biossido di zolfo. Si stima che, a partire dal1750, questo effetto degli aerosol, globalmente, abbia contribuito al bilancio radiativo della Terra per circa -0,5 W/m² (±0,4 W/m²) (raffreddamento).

Perdita di aree coperte di neve e ghiaccio in particolare in Antartide
 

Punto 2: Sta diventando evidente che a livello globale la copertura di neve sta diminuendo. Tuttavia, si osserva una grande variabilità da un anno all'altro e da regione a regione. La variabilità è più forte in autunno e in estate, quando la copertura totale di neve è minore.
 

La diminuzione della copertura di neve favorirebbe il riscaldamento globale così come una diminuzione del ghiaccio marino, in particolare nell'Oceano Artico. L'estensione del ghiaccio marino è monitorata dai satelliti sin dall'inizio degli anni '70 con un'incertezza tipica del 5%.
  
Mentre per la regione antartica non si osserva quasi nessun cambiamento, nell'Artico c'è una chiara deviazione dalla media a lungo termine. La perdita di ghiaccio marino negli ultimi 30 anni è stata pari circa al 2.7% ogni decennio. 
 

Questi andamenti nell'Oceano Artico diventano anche più drammatici se consideriamo l'area ghiacciata che riesce a sopravvivere all'estate. Questa area diminuisce di circa il 7.4% ogni decennio. Da questo andamento possiamo concludere che già fra pochi decenni  in estate l'Oceano Artico sarà senza ghiaccio.
 

Foto:
Heather Crawford
sxc

L'uso del territorio cambia la faccia della Terra

Nelle foreste la struttura della cima degli alberi permette di assorbire la luce più efficientemente. La differenza rispetto a terreni privi di alberi è anche più pronunciata quando il paesaggio è ricoperto da neve, in quanto nella foresta si verificano riflessioni multiple.
  

La deforestazione potrebbe aver causato un cambiamento della forzatura radiativa della Terra dal 1750 di circa -0,2 W/m² (± 0,2 W/m²). La perdita di foreste ha aumentato l'albedo della Terra. Le maggiori incertezze riguardano una chiara classificazione delle tipologie di paesaggio precedenti ed attuali, in quanto la loro stima cambia da uno studio all'altro. Per le tenute agricole si possono assumere albedo diverse in base al tipo di coltivazione. Per la pastorizia è più facile stimare questo effetto.

D'altro canto le attività umane rendono la Terra una superficie ancora più scura. La fuliggine depositata sul ghiaccio e sulla neve che si osserva a livello globale porta ad una notevole riduzione dell'albedo. La fuliggine fa anche sciogliere la neve e il ghiaccio più velocemente. Ad esempio, le particelle e i gas di scarico emessi dai tubi di scappamento degli autoveicoli e dalle ciminiere delle fabbriche possono essere trasportati per lunghe distanze. Nell'emisfero settentrionale se ne possono trovare tracce anche nei ghiacciai e nel mare ghiacciato a nord del Circolo Polare Artico. Qui l'albedo può diminuire fino all'1%. La forzatura radiativa che ne deriva è di circa 0,1 W/m² (±0,1 W/m²) e compensa il raffreddamento dovuto al cambio d’'uso del territorio con un riscaldamento pari alla sua metà.