Re: Ma scusate...
Inviato da edo il 15/5/2014 12:36:14
Arrivata la risposta:
per lavoro io sono abituata a confutare teorie che poggiano su dati oggettivi raccolti ed analizzati secondo il metodo scientifico che, grazie a Dio, ci consente di procedere secondo criteri che non dipendono dalla soggettività del singolo.
Lei mi porta come 'prove' delle semplici dichiarazioni di una person e/o video presi da youtube. Io, dal canto mio, posso offrirle invece una valanga di studi, che come ho specificato nell'articolo, vanno avanti ormai da decine di anni.
Nel momento in cui lei, o chiunque altro compreso il Sig. Azzone, portasse alla mia attenzione o a quella di altri esperti del settore altrettanti studi condotti sempre secondo i criteri propri del metodo scientifico allora potremmo discutere di una eventuale confutazione.
Al momento io leggo solo parole che hanno una elevata connotazione soggettiva non poggiando, ripeto, su dati oggettivi.
Per rispondere alla sua domanda: "E' in grado di documentare quali studi scientifici abbiano dimostarto non corrette le conclusioni dei precedenti studi atmosferici sulla formazione di scie persistenti?" le cito, solo per fare alcuni esempi, il progetto europeo REACT4C ancora in corso che ha una durata quadriennale e che per ogni anno ha prodotto rapporti dettagliati sull'impatto attuale delle emissioni degli aerei sul clima.
Una sintesi di quanto si fa nel campo della fisica atmosferica può trovarla nel mio libro 'Ozono ed aerosol atmosferici. Analisi di misure in situ e studi modellistici di sensibilità chimico-climatica' ARACNE Editrice. Infine solo per darle un'idea di come procedono gli studi in questi settore le invio in allegato un lavoro presentato qualche anno fa ad una giornata di studio presso l'Accademia dei Lincei dal titolo 'Perturbazioni chimico-climatiche prodotte dalle emissioni da trasporto aereo: effetti diretti e indiretti'.
A livello personale possiamo fare tutte le ipotesi di questo mondo, compresa anche quella che esistono asini che volano, ma ogni ipotesi va verificata sul campo. Dire 'fenomeno raro' o 'fenomeno 'diventato più frequente', solo per fare qualche esempio, purtroppo non significa assolutamente nulla se non si forniscono le prove di ciò quantificando l'eventuale rarirà o frequenza.
Per concludere le riporto qui un link interessante da guardare:
http://ceifan.org/scie_pre1995.htm
questo l'articolo dell'accademia dei lincei:
Perturbazioni chimico-climatiche prodotte dalle emissioni da trasporto aereo:
effetti diretti e indiretti.
Daniela Iachetti, Natalia De Luca, Giovanni Pitari e Piero Di Carlo.
Dipartimento di Fisica – Università degli Studi de L’Aquila
ABSTRACT
Le emissioni del trasporto aereo possono alterare la composizione chimico-fisica dell’atmosfera a livello globale e causare di conseguenza cambiamenti climatici e variazioni del contenuto di ozono, sia in troposfera che in stratosfera. L'impatto climatico delle emissioni da aerei è dovuto all'emissione di CO2, specie gassosa a lunga vita con impatto a lungo termine, e all' emissione di gas o particelle a vita più breve, come ossidi di azoto ed aerosol (impatto a breve termine). Le stime dell' IPCC hanno messo in evidenza come il contributo al Forcing Radiativo (RF) globale da parte delle emissioni dell’aviazione potrebbe oscillare, per uno scenario relativo al 2050, tra il 3 e il 7% della forzatura totale antropica, escludendo gli effetti indiretti sulle particelle di ghiaccio dei cirri. Recentemente la forzatura radiativa relativa agli aerei è stata aggiornata per uno scenario del 2005 rispetto ad un caso base del 2000 e in considerazione del forte aumento del traffico aereo avutosi dal 2000 in poi. In questo studio si è stimato un RF dovuto alle emissioni degli aerei pari a 0.1 W/m2 e un aumento del contenuto di ozono troposferico di circa lo 0.6%. Le maggiori incertezze sono legate agli effetti diretti e indiretti degli aerosol ed alla fotochimica dell’ozono e dei suoi precursori a vita breve.
INTRODUZIONE
La nascita dell’interesse per l’impatto delle emissioni degli aerei sul clima e l’ozono è da far risalire a circa 40 anni fa, quando negli anni ’60 sia Stati Uniti che Regno Unito avevano in programma lo sviluppo di un aereo supersonico, sollevando preoccupazioni su eventuali rischi per l’ozono stratosferico. Nelle prime pubblicazioni sull’aumento dell’ozono troposferico prodotto dalla fotodissociazione del NOx emesso dagli aerei (programmi CIAP, COMESA e COVOS), è stata confermata l’esistenza di un punto di “cross-over” tra la produzione di O3 da NOx in troposfera e la distruzione di O3 da NOx in stratosfera (IPCC, 1999). Nel decennio successivo l’attenzione si è spostata dalla possibilità di un impoverimento di ozono in stratosfera a causa delle emissioni di aerei supersonici, mai sviluppati, all’aumento di O3 nella porzione di atmosfera intorno alla tropopausa. In questa zona, infatti, l’ozono prodotto chimicamente in seguito all’emissione di NOx da parte di aerei subsonici, agisce efficacemente da gas serra. Il report IPCC (2007) mostra come le variazioni di origine antropica dell’ozono troposferico abbiano avuto un impatto climatico maggiore di quello dovuto alle variazioni di ozono stratosferico. Negli ultimi 10 anni l’attenzione si è spostata principalmente sull’aumento di contrails e cirri. Il più completo trattato sull’impatto delle emissioni dell’aviazione sul clima e sull’ozono, è rappresentato dal Report Speciale ‘Aviation and the Global Atmosphere’, pubblicato alla fine degli anni novanta dall’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) (IPCC, 1999). Gli studi a riguardo sono diventati sempre più numerosi negli ultimi anni (ad esempio, Sausen et al., 2005): le pubblicazioni e i risultati più aggiornati, ottenuti nei molteplici programmi di ricerca nazionali e internazionali, sono stati raccolti e discussi nel recente Report Scientifico Europeo sull’impatto delle diverse forme di trasporto ed in particolare del trasporto aereo: “Transport Impacts on Atmosphere and Climate: Aviation” (Lee et al., 2010), un aggiornamento del report IPCC (1999). In accordo con l’attuale stato della conoscenza sull’argomento, le emissioni degli aerei influenzano direttamente la chimica atmosferica ed il clima, in termini di Forcing Radiativo (RF), mediante i seguenti processi: 1) emissione di CO2 (contributo positivo a RF globale, mediante azione di gas serra con assorbimento della radiazione planetaria infrarossa (IR)); 2) emissione di H2O (contributo positivo, gas serra); 3) emissione di aerosol di zolfo (contributo negativo, mediante scattering della radiazione solare incidente (SW)); 4) emissione di aerosol di carbonio nero (black carbon, BC) (contributo positivo, per assorbimento SW); 5) formazione di scie di condensazione persistenti in coda agli aerei (contributo potenzialmente sia positivo (assorbimento IR) che negativo (scattering SW), in funzione delle condizioni atmosferiche). Le emissioni degli aerei influenzano anche indirettamente la chimica atmosferica ed il clima mediante i seguenti processi: 1) l’emissione di NOx in troposfera innesca reazioni chimiche che producono ozono, con RF positivo (da azione di O3 come gas serra); 2) le emissioni di NOx in quota producono chimicamente un aumento di OH e quindi una diminuzione della vita media del metano, con un contributo negativo a RF (diminuita azione serra del CH4); 3) l’emissione di H2O determina un piccolo contributo negativo, a causa dell’ulteriore formazione di HOx e quindi di distruzione chimica di O3; 4) l’emissione di aerosol di zolfo influenza la chimica in fase eterogenea: infatti una parte del NOx viene persa con formazione di HNO3 per reazioni chimiche sulla superficie degli aerosol solforici ed i processi di formazione di ozono risultano meno efficaci. L’effetto netto è una chimica dell’ozono fortemente dipendente dalla quota di emissione e dal trasporto su larga scala dei traccianti emessi (contributo negativo a RF); 5) la formazione di cirri indotti dall’aumento del numero di nuclei di condensazione emessi potrebbe contribuire ad un RF sia positivo che negativo, in funzione delle condizioni atmosferiche; nel caso di nuclei di carbonio si parla di “soot cirrus”: questi ultimi influenzano sia l’albedo che l’emissività delle nubi. Questo effetto può tradursi sia in un contributo positivo che in un contributo negativo a RF; allo stato attuale della conoscenza il segno del contributo è piuttosto incerto (Penner et al., 2009), per quanto la maggior parte degli studi di sensibilità climatica predicano una prevalenza dell’effetto di assorbimento della radiazione planetaria IR, con conseguente RF positivo; 6) un aumento di temperatura superficiale dovuto ai vari RF sopra elencati può determinare aumenti del flusso superficiale di isoprene ed altri idrocarburi di origine biogenica dalle piante (BVOC) (Guenther et al., 2006). Si tratta di composti altamente reattivi, che giocano un ruolo chiave nella chimica a breve termine della troposfera ed hanno un importante impatto sulla produzione di ozono e degli aerosol organici secondari (Ryerson, et al., 2001).
ESPERIMENTI NUMERICI
Il modello numerico dell’Università dell’Aquila (ULAQ-CTM) utilizzato per questo studio è un modello tridimensionale di chimica e trasporto, in cui sono trattate sia le più importanti reazioni chimiche che avvengono in atmosfera, sia le equazioni di formazione e crescita degli aerosol, mediante un codice di microfisica. L’attenzione del nostro gruppo si è concentrata sullo studio dell’impatto degli aerosol emessi dagli aerei sulla chimica eterogenea (aerosol solforici) e sull’effetto indiretto di nucleazione di particelle di ghiaccio (“soot-cirrus”). Gli esperimenti svolti sono essenzialmente di 4 tipi: Esp-1 è una simulazione di background in cui non vengono prese in considerazione le emissioni da aerei; in Esp-2 sono introdotte solo le emissioni aeree gassose (CO2, NOx, H2O); in Esp-3 alle emissioni gassose vengono aggiunte le emissioni di aerosol, in particolare solfati e BC; in Esp-4 viene introdotta anche la variazione di temperatura calcolata nel caso 3 rispetto al caso 1, al fine di valutare la risposta climatica nell’emissione di BVOC e quindi nella formazione di aerosol organici secondari (SOA). Lo scopo degli esperimenti è quello di: (a) calcolare RF diretto degli aerosol solforici e di BC; (b) stimare l'effetto indiretto sul bilancio NOx-HNO3 (e quindi di O3) via chimica eterogenea sulla superficie degli aerosol solforici e l’effetto indiretto sui meccanismi di formazione di soot-cirrus, con annesso calcolo dei RF; (c) confrontare tali RF con quelli di CO2 e CH4 (specie a vita lunga); (d) calcolare la perturbazione del flusso superficiale di isoprene e terpeni e della formazione di SOA dovuta alla variazione di temperatura della superficie terrestre causata da RF da aerei.
RISULTATI
Gli aerosol di acido solforico ed acqua emessi dagli aerei giocano un ruolo importante nelle reazioni chimiche in fase eterogenea nell’alta troposfera e bassa stratosfera (UT/LS), convertendo il NOx in acido nitrico e riducendo così la produzione di ozono. Infatti in Fig. 1 si nota come in Esp-3, in cui sono considerate anche le emissioni di aerosol solforici, il contenuto di NOx è inferiore rispetto ad Esp-2, dove queste emissioni non sono considerate. Di conseguenza anche la produzione di ozono da NOx, risulta inferiore in Esp-3 rispetto ad Esp-2.
Fig.1 Variazioni medie annuali di NOx (pptv) e O3 (ppbv), dovute alle emissioni da aerei in funzione di latitudine e quota.
Per convenzione l’impatto climatico delle emissioni degli aerei viene quantificato usando il parametro RF, in quanto numerosi esperimenti hanno dimostrato una dipendenza approssimativamente lineare tra RF medio globale e la variazione media di temperatura calcolata su tutto il globo (IPCC 2007). Un cambiamento nella radiazione netta media alla sommità della troposfera (tropopausa), causato da un cambiamento antropico sia della radiazione infrarossa planetaria che della radiazione solare, è definito come “Forcing Radiativo”. Un incremento della concentrazione di gas serra (H2O, CO2, CH4, O3) conduce ad una riduzione della radiazione infrarossa uscente e ad un RF positivo. Le particelle di aerosol sospese in atmosfera interagiscono fortemente con la radiazione solare determinando in generale una diminuzione del flusso di radiazione incidente al suolo ed un aumento della frazione diffusa verso lo spazio; queste ultime variazioni producono un raffreddamento del sistema. Tuttavia, in presenza di aerosol particolarmente assorbenti (come il BC) l'effetto radiativo cambia di segno in quanto prevale l’effetto di assorbimento rispetto a quello di scattering, producendo così un riscaldamento del sistema. La Fig. 2 mostra le medie zonali ed annuali dei diversi contributi a RF, specie per specie. Nel caso di CO2 e CH4, RF dovuto alle emissioni da aerei è piuttosto uniforme su scala globale; per gli aerosol (solfati e BC), RF risulta geograficamente più confinato alle zone di emissione poiché si tratta di specie a vita breve. Anche per l’ozono, specie gassosa a vita breve, RF è concentrato nelle zone di emissione, con valori più alti in Esp-2 che in Esp-3 rispetto alla simulazione senza aerei (Esp-1). Infatti, a causa dei meccanismi chimici sopra descritti e relativi al bilancio NOx-HNO3, l’aumento di ozono rispetto alla simulazione senza aerei è maggiore in Esp-2 che in Esp-3 (aumento della colonna rispettivamente di 0.69% e 0.56%).
Fig. 2. Medie zonali ed annuali dei diversi contributi a RF (W/m2), specie per specie e totale (a); medie zonali ed annuali dell’aumento netto di temperatura al suolo (K) per Esp-3 (linea piena) ed Esp-2 (linea tratteggiata) rispetto alla simulazione senza emissioni da aerei (Esp-1) (b).
Si vede come il contributo maggiore sia legato all’ozono ed alle nubi di ghiaccio. La parametrizzazione usata in questo studio per la formazione di tali particelle, è quella di Kärcher e Lohmann (2002), in cui è considerata la nucleazione in fase omogenea e il successivo congelamento di un aerosol molto freddo (T< 235 K) che si sposta verticalmente sotto l’influenza dei moti ascensionali nella UT/LS. L’aumento di vapor d’acqua ed aerosol (in particolare BC) nella UT/LS, rispetto ad una situazione priva di emissioni dagli aerei, modifica sia la distribuzione dimensionale che la popolazione delle particelle di ghiaccio, con effetti significativi su RF. E’ stata qui introdotta una modifica nella probabilità di nucleazione per tenere conto della più bassa soglia di sovra-saturazione del ghiaccio richiesta in un processo di congelamento eterogeneo rispetto a quello omogeneo.
Come già detto, numerosi esperimenti hanno dimostrato una dipendenza approssimativamente lineare tra RF medio globale e la variazione media di temperatura calcolata su tutto il globo (Fig. 2b). La forzatura radiativa legata alle emissioni da aerei produce una risposta complessa del sistema climatico. L’aspetto che è stato considerato qui è l’aumento della produzione di “Composti Organici Volatili di Origine Biogenica” (BVOC). La produzione media globale annuale di BVOC ammonta a circa 1015 g/anno e le emissioni sono globalmente superiori a quelle di idrocarburi di origine antropica (Guenther et al. 1995). Tra le emissioni di BVOC, quella di isoprene è di gran lunga la più importante (44% del totale) seguita da quelle di monoterpeni (11% del totale). Si tratta di composti altamente reattivi che una volta emessi reagiscono rapidamente con OH, O3 e NO3. Tali reazioni portano alla formazione di specie chimiche secondarie che possono accrescere i livelli di ozono ed altri ossidanti in ambienti ricchi di ossidi di azoto. Tuttavia la formazione di ozono troposferico da BVOC ha un effetto trascurabile sul clima rispetto a quello degli aerosol organici secondari che si formano dall’ossidazione degli stessi BVOC. Diversi parametri fisico-chimici dell’atmosfera possono influenzare direttamene l’emissione di BVOC. I principali sono, in ordine di importanza: la temperatura, la radiazione solare, la concentrazione di CO2, la concentrazione di O3 e degli altri inquinanti a vita breve, l’umidità relativa (Shade et al, 1999). Poiché l’emissione di isoprene dalle piante è fortemente legata all’aumento di temperatura (con una dipendenza esponenziale (Shade et al, 1999)), lo studio di tali composti riveste una grande importanza anche in riferimento ai cambiamenti climatici globali. E’ importante stimare il flusso di emissione dalle piante per poter fare delle ipotesi riguardo alla risposta della vegetazione ai cambiamenti climatici e all’influenza di queste emissioni sulla chimica troposferica e sulla qualità dell’aria. Stime modellistiche prevedono che le emissioni di isoprene possano raddoppiare rispetto a quelle attuali nell’anno 2100 (Guenther et al., 2006) a causa dell’aumento di temperatura. I modelli evidenziano inoltre che i cambiamenti dei livelli di ozono troposferico dovuti all’incremento di emissioni biogeniche sono dominanti rispetto a quelli dovuti alle sole variazioni climatiche (Lin et al., 2008). In Fig. 3 viene mostrata l’emissione di terpeni, calcolata utilizzando la seguente formula: F=F0(φ, λ) eb(TS – T0) dove F è il flusso al suolo, F0 = 70 kg-C/km2/mese, b=0.09 K-1, T0=303 K , e TS è la temperatura in superficie (Guenther et al., 1995). In Fig. 3 viene anche presentata la perturbazione del flusso calcolata in seguito alla forzatura radiativa delle emissioni da aerei. Circa il 10% dei terpeni emessi si trasforma rapidamente in SOA che influenzano il clima mediante scattering della radiazione solare incidente.
Fig.3 Flusso medio annuale di terpeni (kg-C/km2/mese) per il mese di Gennaio (a) e Luglio (b) e perturbazione (kg-C/km2/mese) dovuta alla forzatura climatica delle emissioni da aerei nel mese di Gennaio (c) e Luglio (d).
SPECIE 2010 2050
CO2 34.5 73.3
CH4 (da NOx) -11.4 -36.3
O3 (da NOx) 26.0 76.5
H2O 2.7 6.7
Contrails 11.8 37.2
SO4 -3.3 -11.8
BC 1.8 8.4
Cirri 46.2 80.0
Totale 108.3 234
SOA (risposta climatica) -7.4 -16.7
∆T(K)
0.06 0.12
CONCLUSIONI
In sintesi, l’emissione di gas ed aerosol da parte degli aerei causa una forzatura climatica che, in termini di RF medio globale, è riassunta in Tab. 1 per orizzonti temporali del 2010 e del 2050. Si vede come l’aumento dell’ozono troposferico su scala planetaria contribuisce al riscaldamento globale in misura pari se non superiore alla CO2. Le emissioni biogeniche tendono ad aumentare esponenzialmente con l’aumento della temperatura e da un lato producono un feedback positivo sul clima (in quanto responsabili di aumento dell’ozono troposferico), dall’altro producono un feedback negativo mediante l’aumento di produzione di particelle che diffondono la radiazione solare incidente (SOA). In prospettiva futura, le emissioni degli aerei giocano un ruolo non trascurabile nel sistema climatico, sia in relazione ai trend futuri previsti per il traffico aereo, sia soprattutto per il fatto che tali emissioni avvengono a quote prossime a quelle della tropopausa, dove RF unitario dell’ozono è massimo (ovvero W/m2 per Unità Dobson di colonna di O3) (Forster e Shine, 1997). Le incertezze maggiori nel calcolo della forzatura climatica delle emissioni da flotte aeree dipendono dalla parametrizzazione di: (1) processi fotochimici rilevanti per l’ozono troposferico e le interazioni stratosfera-troposfera; (2) processi microfisici di formazione delle nubi di ghiaccio nell’alta troposfera per nucleazione su particelle di BC; (3) formazione di aerosol organici secondari dai VOC biogenici; (4) tipi di risposta climatica al forcing dovuto alle emissioni da aerei. L’aumento di temperatura al suolo calcolato nell’orizzonte temporale del 2050 è una frazione significativa (circa il 6%) del target di 2K stabilito dalle organizzazioni governative internazionali (Accordo di Copenaghen). E’ necessario pertanto elaborare strategie di mitigazione, mediante l’utilizzo di carburanti alternativi che non producano o abbattano CO2 e BC e l’introduzione di quote di volo alternative: è stato infatti dimostrato che l’effetto netto delle emissioni sulla chimica dell’ozono è fortemente dipendente dalla quota di emissione del NOx. La quota di volo, inoltre, può influenzare significativamente anche la produzione di soot-cirrus e contrails.
BIBLIOGRAFIA
• Forster, P.M.., and K.P. Shine: Radiative forcing and temperature trends from stratospheric ozone changes, J. Geophys. Res., 102, 10841-10857, 1997.
• Guenther, A., et al.: A global model of natural volatile organic compound emissions. J. Geophys. Res., 100 (D5), 8873–8892, 1995.
• Guenther, A. et al.: Estimates of global terrestrial isoprene emissions using MEGAN (Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature). Atmos. Chem. Phys 6, 3181–3210, 2006.
• Kärcher, B., and U. Lohmann: A parameterization of cirrus cloud formation: homogeneous freezing of supercooled aerosols, J. Geophys. Res., 107, 4010, 10.1029/2001JD000470, 2002.
• IPCC: Aviation and the global atmosphere, J. Penner et al., Eds., Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1999.
• IPCC: Climate change 2007. The physical science basis, S. Solomon et al., Eds., Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, UK, 2007.
• Lee, D.S., et al.: Transport impacts on atmosphere and climate: Aviation, doi:10.1016/j.atmosenv.2009.06.005. In press.
• Lin, J.T., et al.: Effects of future climate and biogenic emissions changes on surface ozone over the United States and China. J. of Applied Meteorology and Climatology 47 (7), 1888–1909,2008.
• Penner, J.E., et al.: Possible influence of anthropogenic aerosols on cirrus clouds and anthropogenic forcing, Atmos. Chem. Phys., 9, 879–896, 2009.
• Ryerson, T.B., et al. : Observations of ozone formation in power plant plumes and implications for ozone control strategies, Science 292, 719, 2001.
• Sausen, R., et al: Aviation radiative forcing in 2000: an update of IPCC (1999). Meteorol. Z., 14, 555–561, 2005.
• Schade, G. W., Goldstein, A. H., and Lamanna, M. S.: Are monoterpene emissions influenced by humidity?, Geophys. Res. Lett., 26, 2187–2190, 1999.
per lavoro io sono abituata a confutare teorie che poggiano su dati oggettivi raccolti ed analizzati secondo il metodo scientifico che, grazie a Dio, ci consente di procedere secondo criteri che non dipendono dalla soggettività del singolo.
Lei mi porta come 'prove' delle semplici dichiarazioni di una person e/o video presi da youtube. Io, dal canto mio, posso offrirle invece una valanga di studi, che come ho specificato nell'articolo, vanno avanti ormai da decine di anni.
Nel momento in cui lei, o chiunque altro compreso il Sig. Azzone, portasse alla mia attenzione o a quella di altri esperti del settore altrettanti studi condotti sempre secondo i criteri propri del metodo scientifico allora potremmo discutere di una eventuale confutazione.
Al momento io leggo solo parole che hanno una elevata connotazione soggettiva non poggiando, ripeto, su dati oggettivi.
Per rispondere alla sua domanda: "E' in grado di documentare quali studi scientifici abbiano dimostarto non corrette le conclusioni dei precedenti studi atmosferici sulla formazione di scie persistenti?" le cito, solo per fare alcuni esempi, il progetto europeo REACT4C ancora in corso che ha una durata quadriennale e che per ogni anno ha prodotto rapporti dettagliati sull'impatto attuale delle emissioni degli aerei sul clima.
Una sintesi di quanto si fa nel campo della fisica atmosferica può trovarla nel mio libro 'Ozono ed aerosol atmosferici. Analisi di misure in situ e studi modellistici di sensibilità chimico-climatica' ARACNE Editrice. Infine solo per darle un'idea di come procedono gli studi in questi settore le invio in allegato un lavoro presentato qualche anno fa ad una giornata di studio presso l'Accademia dei Lincei dal titolo 'Perturbazioni chimico-climatiche prodotte dalle emissioni da trasporto aereo: effetti diretti e indiretti'.
A livello personale possiamo fare tutte le ipotesi di questo mondo, compresa anche quella che esistono asini che volano, ma ogni ipotesi va verificata sul campo. Dire 'fenomeno raro' o 'fenomeno 'diventato più frequente', solo per fare qualche esempio, purtroppo non significa assolutamente nulla se non si forniscono le prove di ciò quantificando l'eventuale rarirà o frequenza.
Per concludere le riporto qui un link interessante da guardare:
http://ceifan.org/scie_pre1995.htm
questo l'articolo dell'accademia dei lincei:
Perturbazioni chimico-climatiche prodotte dalle emissioni da trasporto aereo:
effetti diretti e indiretti.
Daniela Iachetti, Natalia De Luca, Giovanni Pitari e Piero Di Carlo.
Dipartimento di Fisica – Università degli Studi de L’Aquila
ABSTRACT
Le emissioni del trasporto aereo possono alterare la composizione chimico-fisica dell’atmosfera a livello globale e causare di conseguenza cambiamenti climatici e variazioni del contenuto di ozono, sia in troposfera che in stratosfera. L'impatto climatico delle emissioni da aerei è dovuto all'emissione di CO2, specie gassosa a lunga vita con impatto a lungo termine, e all' emissione di gas o particelle a vita più breve, come ossidi di azoto ed aerosol (impatto a breve termine). Le stime dell' IPCC hanno messo in evidenza come il contributo al Forcing Radiativo (RF) globale da parte delle emissioni dell’aviazione potrebbe oscillare, per uno scenario relativo al 2050, tra il 3 e il 7% della forzatura totale antropica, escludendo gli effetti indiretti sulle particelle di ghiaccio dei cirri. Recentemente la forzatura radiativa relativa agli aerei è stata aggiornata per uno scenario del 2005 rispetto ad un caso base del 2000 e in considerazione del forte aumento del traffico aereo avutosi dal 2000 in poi. In questo studio si è stimato un RF dovuto alle emissioni degli aerei pari a 0.1 W/m2 e un aumento del contenuto di ozono troposferico di circa lo 0.6%. Le maggiori incertezze sono legate agli effetti diretti e indiretti degli aerosol ed alla fotochimica dell’ozono e dei suoi precursori a vita breve.
INTRODUZIONE
La nascita dell’interesse per l’impatto delle emissioni degli aerei sul clima e l’ozono è da far risalire a circa 40 anni fa, quando negli anni ’60 sia Stati Uniti che Regno Unito avevano in programma lo sviluppo di un aereo supersonico, sollevando preoccupazioni su eventuali rischi per l’ozono stratosferico. Nelle prime pubblicazioni sull’aumento dell’ozono troposferico prodotto dalla fotodissociazione del NOx emesso dagli aerei (programmi CIAP, COMESA e COVOS), è stata confermata l’esistenza di un punto di “cross-over” tra la produzione di O3 da NOx in troposfera e la distruzione di O3 da NOx in stratosfera (IPCC, 1999). Nel decennio successivo l’attenzione si è spostata dalla possibilità di un impoverimento di ozono in stratosfera a causa delle emissioni di aerei supersonici, mai sviluppati, all’aumento di O3 nella porzione di atmosfera intorno alla tropopausa. In questa zona, infatti, l’ozono prodotto chimicamente in seguito all’emissione di NOx da parte di aerei subsonici, agisce efficacemente da gas serra. Il report IPCC (2007) mostra come le variazioni di origine antropica dell’ozono troposferico abbiano avuto un impatto climatico maggiore di quello dovuto alle variazioni di ozono stratosferico. Negli ultimi 10 anni l’attenzione si è spostata principalmente sull’aumento di contrails e cirri. Il più completo trattato sull’impatto delle emissioni dell’aviazione sul clima e sull’ozono, è rappresentato dal Report Speciale ‘Aviation and the Global Atmosphere’, pubblicato alla fine degli anni novanta dall’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) (IPCC, 1999). Gli studi a riguardo sono diventati sempre più numerosi negli ultimi anni (ad esempio, Sausen et al., 2005): le pubblicazioni e i risultati più aggiornati, ottenuti nei molteplici programmi di ricerca nazionali e internazionali, sono stati raccolti e discussi nel recente Report Scientifico Europeo sull’impatto delle diverse forme di trasporto ed in particolare del trasporto aereo: “Transport Impacts on Atmosphere and Climate: Aviation” (Lee et al., 2010), un aggiornamento del report IPCC (1999). In accordo con l’attuale stato della conoscenza sull’argomento, le emissioni degli aerei influenzano direttamente la chimica atmosferica ed il clima, in termini di Forcing Radiativo (RF), mediante i seguenti processi: 1) emissione di CO2 (contributo positivo a RF globale, mediante azione di gas serra con assorbimento della radiazione planetaria infrarossa (IR)); 2) emissione di H2O (contributo positivo, gas serra); 3) emissione di aerosol di zolfo (contributo negativo, mediante scattering della radiazione solare incidente (SW)); 4) emissione di aerosol di carbonio nero (black carbon, BC) (contributo positivo, per assorbimento SW); 5) formazione di scie di condensazione persistenti in coda agli aerei (contributo potenzialmente sia positivo (assorbimento IR) che negativo (scattering SW), in funzione delle condizioni atmosferiche). Le emissioni degli aerei influenzano anche indirettamente la chimica atmosferica ed il clima mediante i seguenti processi: 1) l’emissione di NOx in troposfera innesca reazioni chimiche che producono ozono, con RF positivo (da azione di O3 come gas serra); 2) le emissioni di NOx in quota producono chimicamente un aumento di OH e quindi una diminuzione della vita media del metano, con un contributo negativo a RF (diminuita azione serra del CH4); 3) l’emissione di H2O determina un piccolo contributo negativo, a causa dell’ulteriore formazione di HOx e quindi di distruzione chimica di O3; 4) l’emissione di aerosol di zolfo influenza la chimica in fase eterogenea: infatti una parte del NOx viene persa con formazione di HNO3 per reazioni chimiche sulla superficie degli aerosol solforici ed i processi di formazione di ozono risultano meno efficaci. L’effetto netto è una chimica dell’ozono fortemente dipendente dalla quota di emissione e dal trasporto su larga scala dei traccianti emessi (contributo negativo a RF); 5) la formazione di cirri indotti dall’aumento del numero di nuclei di condensazione emessi potrebbe contribuire ad un RF sia positivo che negativo, in funzione delle condizioni atmosferiche; nel caso di nuclei di carbonio si parla di “soot cirrus”: questi ultimi influenzano sia l’albedo che l’emissività delle nubi. Questo effetto può tradursi sia in un contributo positivo che in un contributo negativo a RF; allo stato attuale della conoscenza il segno del contributo è piuttosto incerto (Penner et al., 2009), per quanto la maggior parte degli studi di sensibilità climatica predicano una prevalenza dell’effetto di assorbimento della radiazione planetaria IR, con conseguente RF positivo; 6) un aumento di temperatura superficiale dovuto ai vari RF sopra elencati può determinare aumenti del flusso superficiale di isoprene ed altri idrocarburi di origine biogenica dalle piante (BVOC) (Guenther et al., 2006). Si tratta di composti altamente reattivi, che giocano un ruolo chiave nella chimica a breve termine della troposfera ed hanno un importante impatto sulla produzione di ozono e degli aerosol organici secondari (Ryerson, et al., 2001).
ESPERIMENTI NUMERICI
Il modello numerico dell’Università dell’Aquila (ULAQ-CTM) utilizzato per questo studio è un modello tridimensionale di chimica e trasporto, in cui sono trattate sia le più importanti reazioni chimiche che avvengono in atmosfera, sia le equazioni di formazione e crescita degli aerosol, mediante un codice di microfisica. L’attenzione del nostro gruppo si è concentrata sullo studio dell’impatto degli aerosol emessi dagli aerei sulla chimica eterogenea (aerosol solforici) e sull’effetto indiretto di nucleazione di particelle di ghiaccio (“soot-cirrus”). Gli esperimenti svolti sono essenzialmente di 4 tipi: Esp-1 è una simulazione di background in cui non vengono prese in considerazione le emissioni da aerei; in Esp-2 sono introdotte solo le emissioni aeree gassose (CO2, NOx, H2O); in Esp-3 alle emissioni gassose vengono aggiunte le emissioni di aerosol, in particolare solfati e BC; in Esp-4 viene introdotta anche la variazione di temperatura calcolata nel caso 3 rispetto al caso 1, al fine di valutare la risposta climatica nell’emissione di BVOC e quindi nella formazione di aerosol organici secondari (SOA). Lo scopo degli esperimenti è quello di: (a) calcolare RF diretto degli aerosol solforici e di BC; (b) stimare l'effetto indiretto sul bilancio NOx-HNO3 (e quindi di O3) via chimica eterogenea sulla superficie degli aerosol solforici e l’effetto indiretto sui meccanismi di formazione di soot-cirrus, con annesso calcolo dei RF; (c) confrontare tali RF con quelli di CO2 e CH4 (specie a vita lunga); (d) calcolare la perturbazione del flusso superficiale di isoprene e terpeni e della formazione di SOA dovuta alla variazione di temperatura della superficie terrestre causata da RF da aerei.
RISULTATI
Gli aerosol di acido solforico ed acqua emessi dagli aerei giocano un ruolo importante nelle reazioni chimiche in fase eterogenea nell’alta troposfera e bassa stratosfera (UT/LS), convertendo il NOx in acido nitrico e riducendo così la produzione di ozono. Infatti in Fig. 1 si nota come in Esp-3, in cui sono considerate anche le emissioni di aerosol solforici, il contenuto di NOx è inferiore rispetto ad Esp-2, dove queste emissioni non sono considerate. Di conseguenza anche la produzione di ozono da NOx, risulta inferiore in Esp-3 rispetto ad Esp-2.
Fig.1 Variazioni medie annuali di NOx (pptv) e O3 (ppbv), dovute alle emissioni da aerei in funzione di latitudine e quota.
Per convenzione l’impatto climatico delle emissioni degli aerei viene quantificato usando il parametro RF, in quanto numerosi esperimenti hanno dimostrato una dipendenza approssimativamente lineare tra RF medio globale e la variazione media di temperatura calcolata su tutto il globo (IPCC 2007). Un cambiamento nella radiazione netta media alla sommità della troposfera (tropopausa), causato da un cambiamento antropico sia della radiazione infrarossa planetaria che della radiazione solare, è definito come “Forcing Radiativo”. Un incremento della concentrazione di gas serra (H2O, CO2, CH4, O3) conduce ad una riduzione della radiazione infrarossa uscente e ad un RF positivo. Le particelle di aerosol sospese in atmosfera interagiscono fortemente con la radiazione solare determinando in generale una diminuzione del flusso di radiazione incidente al suolo ed un aumento della frazione diffusa verso lo spazio; queste ultime variazioni producono un raffreddamento del sistema. Tuttavia, in presenza di aerosol particolarmente assorbenti (come il BC) l'effetto radiativo cambia di segno in quanto prevale l’effetto di assorbimento rispetto a quello di scattering, producendo così un riscaldamento del sistema. La Fig. 2 mostra le medie zonali ed annuali dei diversi contributi a RF, specie per specie. Nel caso di CO2 e CH4, RF dovuto alle emissioni da aerei è piuttosto uniforme su scala globale; per gli aerosol (solfati e BC), RF risulta geograficamente più confinato alle zone di emissione poiché si tratta di specie a vita breve. Anche per l’ozono, specie gassosa a vita breve, RF è concentrato nelle zone di emissione, con valori più alti in Esp-2 che in Esp-3 rispetto alla simulazione senza aerei (Esp-1). Infatti, a causa dei meccanismi chimici sopra descritti e relativi al bilancio NOx-HNO3, l’aumento di ozono rispetto alla simulazione senza aerei è maggiore in Esp-2 che in Esp-3 (aumento della colonna rispettivamente di 0.69% e 0.56%).
Fig. 2. Medie zonali ed annuali dei diversi contributi a RF (W/m2), specie per specie e totale (a); medie zonali ed annuali dell’aumento netto di temperatura al suolo (K) per Esp-3 (linea piena) ed Esp-2 (linea tratteggiata) rispetto alla simulazione senza emissioni da aerei (Esp-1) (b).
Si vede come il contributo maggiore sia legato all’ozono ed alle nubi di ghiaccio. La parametrizzazione usata in questo studio per la formazione di tali particelle, è quella di Kärcher e Lohmann (2002), in cui è considerata la nucleazione in fase omogenea e il successivo congelamento di un aerosol molto freddo (T< 235 K) che si sposta verticalmente sotto l’influenza dei moti ascensionali nella UT/LS. L’aumento di vapor d’acqua ed aerosol (in particolare BC) nella UT/LS, rispetto ad una situazione priva di emissioni dagli aerei, modifica sia la distribuzione dimensionale che la popolazione delle particelle di ghiaccio, con effetti significativi su RF. E’ stata qui introdotta una modifica nella probabilità di nucleazione per tenere conto della più bassa soglia di sovra-saturazione del ghiaccio richiesta in un processo di congelamento eterogeneo rispetto a quello omogeneo.
Come già detto, numerosi esperimenti hanno dimostrato una dipendenza approssimativamente lineare tra RF medio globale e la variazione media di temperatura calcolata su tutto il globo (Fig. 2b). La forzatura radiativa legata alle emissioni da aerei produce una risposta complessa del sistema climatico. L’aspetto che è stato considerato qui è l’aumento della produzione di “Composti Organici Volatili di Origine Biogenica” (BVOC). La produzione media globale annuale di BVOC ammonta a circa 1015 g/anno e le emissioni sono globalmente superiori a quelle di idrocarburi di origine antropica (Guenther et al. 1995). Tra le emissioni di BVOC, quella di isoprene è di gran lunga la più importante (44% del totale) seguita da quelle di monoterpeni (11% del totale). Si tratta di composti altamente reattivi che una volta emessi reagiscono rapidamente con OH, O3 e NO3. Tali reazioni portano alla formazione di specie chimiche secondarie che possono accrescere i livelli di ozono ed altri ossidanti in ambienti ricchi di ossidi di azoto. Tuttavia la formazione di ozono troposferico da BVOC ha un effetto trascurabile sul clima rispetto a quello degli aerosol organici secondari che si formano dall’ossidazione degli stessi BVOC. Diversi parametri fisico-chimici dell’atmosfera possono influenzare direttamene l’emissione di BVOC. I principali sono, in ordine di importanza: la temperatura, la radiazione solare, la concentrazione di CO2, la concentrazione di O3 e degli altri inquinanti a vita breve, l’umidità relativa (Shade et al, 1999). Poiché l’emissione di isoprene dalle piante è fortemente legata all’aumento di temperatura (con una dipendenza esponenziale (Shade et al, 1999)), lo studio di tali composti riveste una grande importanza anche in riferimento ai cambiamenti climatici globali. E’ importante stimare il flusso di emissione dalle piante per poter fare delle ipotesi riguardo alla risposta della vegetazione ai cambiamenti climatici e all’influenza di queste emissioni sulla chimica troposferica e sulla qualità dell’aria. Stime modellistiche prevedono che le emissioni di isoprene possano raddoppiare rispetto a quelle attuali nell’anno 2100 (Guenther et al., 2006) a causa dell’aumento di temperatura. I modelli evidenziano inoltre che i cambiamenti dei livelli di ozono troposferico dovuti all’incremento di emissioni biogeniche sono dominanti rispetto a quelli dovuti alle sole variazioni climatiche (Lin et al., 2008). In Fig. 3 viene mostrata l’emissione di terpeni, calcolata utilizzando la seguente formula: F=F0(φ, λ) eb(TS – T0) dove F è il flusso al suolo, F0 = 70 kg-C/km2/mese, b=0.09 K-1, T0=303 K , e TS è la temperatura in superficie (Guenther et al., 1995). In Fig. 3 viene anche presentata la perturbazione del flusso calcolata in seguito alla forzatura radiativa delle emissioni da aerei. Circa il 10% dei terpeni emessi si trasforma rapidamente in SOA che influenzano il clima mediante scattering della radiazione solare incidente.
Fig.3 Flusso medio annuale di terpeni (kg-C/km2/mese) per il mese di Gennaio (a) e Luglio (b) e perturbazione (kg-C/km2/mese) dovuta alla forzatura climatica delle emissioni da aerei nel mese di Gennaio (c) e Luglio (d).
SPECIE 2010 2050
CO2 34.5 73.3
CH4 (da NOx) -11.4 -36.3
O3 (da NOx) 26.0 76.5
H2O 2.7 6.7
Contrails 11.8 37.2
SO4 -3.3 -11.8
BC 1.8 8.4
Cirri 46.2 80.0
Totale 108.3 234
SOA (risposta climatica) -7.4 -16.7
∆T(K)
0.06 0.12
CONCLUSIONI
In sintesi, l’emissione di gas ed aerosol da parte degli aerei causa una forzatura climatica che, in termini di RF medio globale, è riassunta in Tab. 1 per orizzonti temporali del 2010 e del 2050. Si vede come l’aumento dell’ozono troposferico su scala planetaria contribuisce al riscaldamento globale in misura pari se non superiore alla CO2. Le emissioni biogeniche tendono ad aumentare esponenzialmente con l’aumento della temperatura e da un lato producono un feedback positivo sul clima (in quanto responsabili di aumento dell’ozono troposferico), dall’altro producono un feedback negativo mediante l’aumento di produzione di particelle che diffondono la radiazione solare incidente (SOA). In prospettiva futura, le emissioni degli aerei giocano un ruolo non trascurabile nel sistema climatico, sia in relazione ai trend futuri previsti per il traffico aereo, sia soprattutto per il fatto che tali emissioni avvengono a quote prossime a quelle della tropopausa, dove RF unitario dell’ozono è massimo (ovvero W/m2 per Unità Dobson di colonna di O3) (Forster e Shine, 1997). Le incertezze maggiori nel calcolo della forzatura climatica delle emissioni da flotte aeree dipendono dalla parametrizzazione di: (1) processi fotochimici rilevanti per l’ozono troposferico e le interazioni stratosfera-troposfera; (2) processi microfisici di formazione delle nubi di ghiaccio nell’alta troposfera per nucleazione su particelle di BC; (3) formazione di aerosol organici secondari dai VOC biogenici; (4) tipi di risposta climatica al forcing dovuto alle emissioni da aerei. L’aumento di temperatura al suolo calcolato nell’orizzonte temporale del 2050 è una frazione significativa (circa il 6%) del target di 2K stabilito dalle organizzazioni governative internazionali (Accordo di Copenaghen). E’ necessario pertanto elaborare strategie di mitigazione, mediante l’utilizzo di carburanti alternativi che non producano o abbattano CO2 e BC e l’introduzione di quote di volo alternative: è stato infatti dimostrato che l’effetto netto delle emissioni sulla chimica dell’ozono è fortemente dipendente dalla quota di emissione del NOx. La quota di volo, inoltre, può influenzare significativamente anche la produzione di soot-cirrus e contrails.
BIBLIOGRAFIA
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