Che cos'è la sensibilità climatica?

Che cos'è la sensibilità climatica? Qual è la relazione tra biossido di carbonio e aumento della temperatura? Werner Wittersheim

Gli umani stanno emettendo CO2 e altri gas serra nell'atmosfera. Man mano che questi gas si accumulano intrappolano il calore extra e rendono il clima più caldo. Ma quanto più caldo?

Gli scienziati hanno capito da tempo che CO2 le concentrazioni nell'atmosfera contribuiscono all'effetto serra naturale della Terra. Questa comprensione precede il XX secolo e si basava sulla scienza fondamentale delle radiazioni durante il 20.

Un rapido studio della documentazione geologica conferma questo collegamento; atmosfere passate con alta CO2 le concentrazioni sono sempre state più calde nella recente documentazione geologica.

Con l'aumentare della nostra comprensione dell'effetto serra potenziato e dell'influenza umana sul clima, è diventato una sorta di imperativo scientifico elaborare il rapporto tra anidride carbonica e riscaldamento. Quanto più caldo fa ogni unità di CO2 farci?

Questa relazione tra CO2 e il riscaldamento è noto come la "sensibilità" del clima nei confronti delle emissioni di CO2.

Determinare la sensibilità climatica ci aiuta a capire i nostri rischi futuri e pianificare i futuri cambiamenti climatici.

Due tipi di sensibilità

Il sistema climatico è estremamente complicato, così come il modo in cui gli umani lo influenzano. Per comprendere i processi di base, semplifichiamo il sistema e consideriamo due diverse misure di sensibilità.

Queste misure sono chiamate "risposta climatica transitoria" e "sensibilità climatica all'equilibrio".

La "risposta climatica transitoria" è una misura di quanto più caldo sarà il clima quando sarà ancora spinto dall'attività umana.

La risposta all'equilibrio mostra quale risultato finale è lungo centinaia di anni.

Risposta climatica transitoria

La risposta climatica transitoria è definita da quanto aumenterebbe la temperatura media globale se elevassimo il CO2 contenuto dell'atmosfera dell'1% ogni anno, aggravato, dai livelli preindustriali (di 280 parti per milione) per raddoppiare quel valore. A quel ritmo di aumento, ciò richiederebbe 70 anni.

Questa misura di sensibilità ci dice quanto l'atmosfera si riscalderebbe in queste circostanze.

È importante notare che la sensibilità al doppio CO2 non è una "proiezione" del cambiamento climatico: gli scienziati non stanno dicendo che questo raddoppio accadrà effettivamente in questo modo. Piuttosto, è una tecnica semplificata utilizzata dagli scienziati per capire come la temperatura forza rispondere all'aumento di CO2 livelli.

La risposta climatica transitoria non è quindi direttamente paragonabile alle proiezioni climatiche rilasciate dall'IPCC o da altri organismi.

Si può pensare alla sensibilità al doppio CO2 come analogo alla sensibilità umana a una dose standard misurata di un particolare farmaco. Una volta che sappiamo come reagiamo a una dose, possiamo dedurre come potremmo reagire a più della stessa.

Sensibilità climatica all'equilibrio

La risposta climatica transitoria ci dice solo una parte del quadro, la quantità di riscaldamento essenzialmente nell'istante CO2 le concentrazioni sono raddoppiate.

Tuttavia, diverse parti del sistema climatico si riscaldano a velocità diverse; ad esempio, l'atmosfera si riscalda molto più velocemente degli oceani.

Gli oceani hanno una profondità media di quasi quattro chilometri e coprono più di tre quarti della superficie terrestre. È una quantità colossale di acqua (1.3 miliardi di chilometri cubi, di la maggior parte delle stime); quindi, ci vorrà molto tempo per riscaldarsi.

Ciò che i modelli climatici e il mondo reale ci mostrano è che i tratti più profondi degli oceani stanno solo iniziando a riscaldarsi in risposta all'elevata CO2 (Vedi qui e qui), ma continuerà a farlo per centinaia di anni.

In altre parole, gli oceani non sono in equilibrio con l'atmosfera.

La risposta climatica transitoria, quindi, è il riscaldamento che il pianeta sperimenta una volta CO2 i livelli sono raddoppiati, ma molto prima che si raggiunga l'equilibrio di temperatura tra gli oceani e l'atmosfera.

La sensibilità climatica all'equilibrio chiede quanto riscaldamento si verificherebbe se CO2 rimane al doppio del livello iniziale e aspettiamo che l'atmosfera e l'oceano raggiungano l'equilibrio della temperatura.

Tornando alla nostra analogia medica, la risposta all'equilibrio equivale a come ci si dovrebbe sentire dopo che il trattamento ha completato l'intero corso.

Nel sistema climatico, ciò può richiedere centinaia, se non migliaia, di anni.

La sensibilità climatica all'equilibrio dovrebbe essere maggiore della risposta climatica transitoria perché il riscaldamento si verifica per un periodo molto più lungo e il clima ha il tempo di rispondere pienamente all'aumento di CO2.

Stima della sensibilità climatica

Esistono diversi modi per stimare la sensibilità climatica. Possiamo usare:

  • modelli climatici. Queste sono rappresentazioni matematiche del sistema climatico, basate sulle leggi della fisica e della chimica. Contengono la nostra migliore comprensione dei processi fisici che operano nell'atmosfera, negli oceani, sulla superficie terrestre e nella criosfera (neve e ghiaccio)

  • informazioni da climi lontani, come dall'ultima era glaciale. Le ricostruzioni paleoclimatiche possono rivelare come il clima della Terra ha reagito alle "spinte" naturali, come i cambiamenti nel pianeta orbitae le modifiche associate in CO2.

  • dati su come la Terra risponde alla spinta climatica breve e acuta da cui proviene grandi vulcani. Ad esempio, nel 1991 Mt Pinatubo ha emesso nell'atmosfera milioni di tonnellate di particelle, riflettendo un po 'di luce solare in arrivo e provocando un calo di due o tre anni nelle temperature della Terra

  • recenti tendenze climatiche. Questo ci aiuta a valutare quanto il clima si è riscaldato negli ultimi 50 anni in risposta al CO2 abbiamo già emesso.

Mettere tutto insieme

Ogni sei anni circa Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC) esamina in modo esauriente tutte le linee di prova e le mette insieme per fornire la migliore stima di quanto il nostro clima sia sensibile all'aumento dei livelli di gas serra nella nostra atmosfera.

Rapporti IPCC nel 1990, 1992, 1995, 2001 e il recente rapporto del 2013, tutti hanno stimato un probabile intervallo di sensibilità climatica all'equilibrio da 1.5 ° C a 4.5 ° C (sebbene il rapporto del 2007 lo abbia leggermente modificato da 2.0 ° C a 4.5 ° C). Ciò dimostra una notevole consistenza per oltre 20 anni.

Ciò significa che se mantenessimo il CO2 livelli a livelli iniziali due volte, quindi abbiamo aspettato centinaia di anni affinché il calore nell'atmosfera e nell'oceano si bilanciasse, il riscaldamento complessivo sarebbe compreso tra 1.5 ° C e 4.5 ° C.

La risposta climatica transitoria è stimata tra 1.0 ° C e 2.5 ° C. Ciò significa che se aumentiamo l'anidride carbonica atmosferica dai livelli preindustriali dell'1% all'anno fino a quando non sarà raddoppiata (il che richiederà 70 anni), possiamo aspettarci che il clima si riscaldi tra 1 ° C e 2.5 ° C.

Cosa significa questo per il riscaldamento globale?

Le misure di sensibilità climatica consentono agli scienziati di confrontare prontamente i modelli climatici tra loro e con i cambiamenti osservati. E poiché la sensibilità climatica all'equilibrio è in uso da oltre 30 anni, può aiutarci a monitorare come le nostre stime sono cambiate nel tempo.

Ma la sensibilità climatica non ci dice direttamente quali cambiamenti di temperatura potremmo aspettarci nel prossimo secolo.

La migliore guida per il futuro riscaldamento è fornita dalle proiezioni dell'attuale generazione di modelli climatici. Indicano che il riscaldamento dipenderà fortemente dal livello delle emissioni future - dallo "scenario".

Per uno scenario ad alte emissioni, CO2 i livelli aumentano a oltre 900 parti per milione entro il 2100, rispetto ai livelli preindustriali di 280 parti per milione. Per questo scenario, i modelli prevedono un riscaldamento da fine secolo di 3.2 ° C a 5.4 ° C al di sopra di una linea di base 1850-1900.

Per uno scenario a basse emissioni, per il quale CO2 i livelli di picco scendono quindi a 420 parti per milione, i modelli prevedono un riscaldamento da 0.9 ° C a 2.3 ° C entro il 2100.The Conversation

Circa l'autore

Robert Colman, leader del team sui processi climatici, Ufficio Australiano di Meteorologia e Karl Braganza, direttore della sezione monitoraggio climatico, Ufficio Australiano di Meteorologia

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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