L’effetto serra e la vita sulla Terra

Il sistema Terra è un sistema chiuso su se stesso, tranne che per l’energia, che scambiamo in ogni momento con lo spazio. L’energia entra ed esce sotto forma di radiazioni, come la luce del sole per esempio. Altre radiazioni entrano ed escono negli spettri infrarossi e ultravioletti, e sono a noi invisibili. O almeno, sono invisibili finché non ci ustioniamo la pelle. Questi flussi di energia, ben noti alla scienza, sono in equilibrio da milioni di anni. Più o meno da quando c’è vita sulla Terra. 
Senza nuvole, la radiazione entrava – con i raggi solari – e usciva senza nessun ostacolo, ma allora non c’era atmosfera. Con la formazione dell’atmosfera inizia a crearsi un involucro che lascia entrare le radiazioni, ma le trattiene – in parte – in uscita. È grazie a questo fenomeno che la temperatura sulla Terra è accettabile, e non è perennemente sotto zero. Il fenomeno è noto come effetto serra, e per milioni di anni è stato solo un fattore positivo. È stato anche il primo feedback positivo nella storia climatica. 

Il sottile strato blu che circonda il pianeta è sede di tutti i prcessi climatici. ©Tes.com

Feedbacks

Il termine feedback è diventato ormai di uso comune, si parla di feedback nella comunicazione e nella gestione delle persone, ma non è qui che è nato. Feedback (o retroazione) nel campo dell’automazione e della modellistica è la capacità di un sistema dinamico, come il nostro pianeta, di osservare il proprio stato e correggere il comportamento in base a questo. Ci sono due tipi di feedback: negativi e positivi. Quelli negativi fanno “tornare indietro” il sistema Terra, nel senso che dato un aumento della temperatura, si innesca qualche meccanismo per cui si abbassa la temperatura. Quindi, nonostante il nome, sono quelli che ci piacciono di più. I feedback positivi invece, amplificano gli effetti. 

Piante, nuvole e feedback negativi

Il nostro pianeta sta in un equilibrio ottimizzato in milioni e milioni di anni, pieno zeppo di controlli e autoregolazioni. Ciò non significa che non cambia mai nulla, ma anzi che il pianeta reagisce ai disturbi esterni e mantiene la sua stabilità. Questo si traduce per noi nella possibilità di abitare su questo pianeta. 
Sappiamo bene che le piante sono il polmone del pianeta, coloro che consumano anidride carbonica producendo ossigeno. Meno noto è che più anidride carbonica c’è nell’aria, più loro producono ossigeno, crescendo e sviluppandosi. Attenzione però a non dire che produrre anidride carbonica fa bene alle piante, o che tutta quella che produciamo verrà trasformata dalle piante. La CO2 non è il solo fattore nella fotosintesi: se mancano acqua (anch’essa aumenta con l’aumentare delle nuvole), luce o spazio vitale, dell’anidride carbonica le piante non se ne fanno nulla. Quindi, in linea di massima, se il sistema Terra registra più CO2 del solito, le piante intervengono e ne abbassano il livello, per quanto riescono, realizzando un feedback negativo. 
Un altro esempio è costituito dalle nuvole, che vanno a influenzare il bilancio energetico. Con l’aumento della temperatura (causato spesso dall’aumento della CO2) aumenta l’evaporazione dell’acqua. Evaporando, le piccole goccioline di vapore formano le nuvole che, se sufficientemente spesse, formano uno strato impenetrabile ai raggi solari, che non raggiungono il suolo. In questo modo la temperatura torna al suo equilibrio. 

Piante, nuvole e sole si mischiano in Foresta Nera. ©Lonely Planet

Permafrost, ghiacciai e feedback positivi 

Diverso è il discorso per tutti i fenomeni a catena che allontanano il sistema dal suo equilibrio. È il caso per dei ghiacciai che, grazie all’alto albedo, riflettono verso lo spazio ben più della metà dei raggi solari che li colpiscono. Questa è tutta energia che il pianeta non riceve, e che quindi non contribuisce all’aumento della temperatura. Con l’aumento delle temperature a cui ci stiamo abituando, i ghiacciai si stanno velocemente ritirando. Questo, oltre che innumerevoli danni morali e materiali per il pianeta, fa sì che l’energia respinta verso lo spazio diminuisca. Da qui il giro si chiude facilmente: meno energia respinta, più energia in ingresso, maggiore aumento di temperatura, e di nuovo fusione dei ghiacciai. 
L’altro ghiaccio in gioco è il permafrost, che finché sta al suo posto, sottoterra, non fa danni. Quando le temperature salgono, grandi aree della tundra sprofondano. Dove c’era un solido strato di terreno ghiacciato, ora si formano innumerevoli laghi più o meno grandi. Nel permafrost sono però intrappolati antichi batteri metanogeni, che scongelati dopo il lungo letargo riprendono a far funzionare il metabolismo e produrre metano. Questo gas è uno dei più potenti gas serra, che contribuisce all’aumento di temperatura e quindi, di nuovo, alla fusione del permafrost. 

In Groenlandia la fusione dei ghiacciai crea veri e propri fiumi, ma non è l’unico fenomeno critico che si verfica nelle terre del nord. ©Aama Header – Hakai Magazine

Equilibri delicati

Questi citati sono solo alcuni dei feedback del sistema Terra, e che il Climate Change sta accentuando. Molti di questi non li conosciamo ancora perché non si sono ancora verificati. Molti altri causano danni a interi ecosistemi, come i coralli sbiancati, e poi uccisi, dall’acidificazine dei mari. Con più CO2 in atmosfera, aumenta la quantità di anidride carbonica anche disciolta nei mari, per questioni di equilibri dei gas. Questo causa un aumento degli ioni di idrogeno in acqua, responsabili dell’acidità. Esiste anche il feedback inverso in realtà: mari più caldi rilasciano più CO2, come la Coca Cola che si sgasa se calda. Tra i due, ad oggi prevale il primo, e i coralli ne subiscono le conseguenze.
Molti dei fenomeni che conosciamo fanno parte di questo particolare equilibrio, ma la Terra non ha un unico stato di equilibrio. Ad oggi per esempio, diamo per scontato la Corrente del Golfo, che bilancia l’energia tra emisfero australe e boreale. Questa potrebbe fermarsi tra non molti anni, sconvolgendo la vita di molte persone, ma il pianeta sarebbe sempre in equilibrio, anche se diverso da quello di oggi. Anche la fusione dei ghiacciai porterà a un pianeta molto più caldo, senza più il loro potere di albedo, con i mari molto più alti e caldi, e probabilmente con il rilascio del metano dal permafrost.

Come si passa da un equilibrio ad un altro, passando per i tipping points. ©Johanna Yletyinen, Jason M. Tylianakis, Roger P. Pech

Quando si passano dei punti di non ritorno come questi, si parla di tipping pointsIl pianeta troverà un nuovo equilibrio stabile finché non succederanno altri eventi così rilevanti. Gli ecosistemi si adatteranno, scompariranno e ne appariranno di nuovi. I più grossi problemi li avremo noi, con città allagate o non più abitabili, poca acqua a disposizione ed eventi estremi sempre più frequenti. Possiamo ancora limitare i danni, ma c’è poco tempo.