Effetti di un’eruzione vulcanica sul clima

Il clima è un complesso meccanismo in continua evoluzione regolato da molti fattori combinati, uno di questi fattori sono le eruzioni vulcaniche che nella storia climatica hanno favorito periodi particolarmente caldi che caratterizzarono le grandi ere interglaciali durante le quali l’attività vulcanica era nettamente superiore a quella attuale.

Questo contribuì ad una maggior emissione dei gas serra nell’atmosfera con conseguente riscaldamento del clima, nulla comunque a che vedere con l’attuale aumento della concentrazione di CO2 nell’atmosfera poichè allora le concentrazioni di CO2 aumentarono di alcuni punti percentuali con effetti nettamente maggiori sul nostro clima terrestre.

Oggi ci troviamo all’interno di un periodo, geologicamente parlando, tranquillo, con un’attività vulcanica decisamente minore rispetto a 200 milioni di anni fa, tuttavia si assiste di tanto in tanto a grosse eruzioni vulcaniche che talora possono produrre effetti piuttosto diretti sul clima, sopratutto se le eruzioni sono di tipo esplosivo.

Inanzitutto dobbiamo far luce sul fatto che vi sono varie tipologie di attività eruttive:

Tipo Hawaiano: le eruzioni non dipendono direttamente dai movimenti delle placche tettoniche, ma dalla risalita del magma dai pennacchi fino ai punti caldi, la lava che ne fuoriesce risulta molto basica, di conseguenza molto fluida, producendo edifici vulcanici con deboli pendenze lungo i versanti.

Tipo Islandese: avvenendo attraverso lunghe fenditure la lava si presenta basica o ultrabasica e tendono a formare altipiani basaltici.

Tipo stromboliano: si manifestano attraverso colate di magma basaltico, si tratta di eruzioni durature ad intervalli regolari di fontane di lava e brandelli di lava che possono raggiungere centinaia di metri di altezza.

Tipo vulcanico: si tratta di eruzioni esplosive nel corso della quale vengono emesse grosse e improvvise fuoriuscite di lava e nubi di gas cariche di ceneri, tali eruzioni possono produrre la rottura della camera magmatica e bocche laterali alle pendici del vulcano principale.

Tipo vesuviano: le eruzioni avvengono in maniera analoga a quelle del tipo vulcanico ma con l’unica differenza che l’esplosione iniziale può essere tanto violenta da svuotare gran parte della camera magmatica, la lava fuoriesce dalle zone più profonde a grandissime velocità dissolvendosi in minuscole goccioline. Anche in questo caso si assiste all’emissione di grosse nubi di ceneri che possono oscurare la luce del sole.

Tipo peleano: sono tra le eruzioni più pericolose e vuolente, l’eruzione avviene per mezzo di grosse nubi di gas e lava polverizzata e bombe vulcaniche, mentre l’eruzione si conclude con il collasso dell’edificio vulcanico. I vulcani di questo genere hanno la forma tipicamente conica.

Tutti conosciamo bene l’eruzione del monte Pinatubo nelle Filippine che avvenne nel giugno del 1991 dopo circa 5 secoli di inattività.

Grazie alle corrette previsioni dell’eruzione furono fatte evaquare decine di magliaia di persone dall’area circostante il vulcano salvando così moltissime vite, malgrado ciò l’area subì molti danni a seguito della ricaduta delle ceneri e dalle frane di ceneri depositate a seguito dalle pioggie che seguirono l’eruzione.

Migliaia di abitazioni furono distrutte anche dalle colate laviche.

L’eruzione inietto un’enorme quantità di gas e ceneri nella stratosfera, fu l’eruzione più volenta del ventesimo secolo, dopo quella del monte Krakatoa che avvenne nel 1883.

Le aerosol formarono uno strato di acido solforico che filtravano la luce solare nei mesi successivi, producendo un lieve calo delle temperature globali, con una media di circa mezzo grado Celsius e il buco dell’ozono crebbe notevolmente durante i mesi invernali e primaverili.

Dalla seguente immagine possiamo notare lo strato di aerosol che filtrarono la luce solare, il calo termico riguardo principalmente le aree equatoriali.

Oggi si conoscono abbastanza bene quali possono gli effetti principali sul clima di un’importante eruzione vulcanica, tuttavia vi sono vari fattori da prendere in considerazione: la latitudine dove avviene l’eruzione come l’intensità e dalla durata dell’eruzione stessa.

Gli effetti maggiori si manifestano quando l’eruzione è tale da iniettare gas e ceneri all’interno della stratosfera, dato che la circolazione delle stratosfera presenta un’andamento pressochè orizzontale, permette un mentenimento più duraturo delle particelle leggere che reesistono più a lungo alla forza di gravità terrestre permettendo, in questo modo il crearsi di uno strato in grado di filtrare maggiormente i raggi solari, aumentandone di conseguenza l’effetto albedo nei confronti della luce solare.

Lo spessore così come gli effetti dello strato filtrante delle particelle sospese tenderanno gradualmente a diminuire nell’arco dei mesi successivi all’eruzione, molto dipende ifatti dall’intensità e dalla durata dell’eruzione vulcanica.

Infatti sia l’intensità che la durata dell’evento definiscono la quantità di gas e ceneri che possono raggiungere la stratosfera.

Non da meno importanza la tipologia dell’eruzione, infatti le eruzioni che possono comportare effetti più diretti e significativi sul clima sono le eruzioni di tipo esplosivo (vulcanico, vesuviano e peleano) poichè possono emettere grosse e improvvise quantità di gas e ceneri all’interno della stratosfera trattandosi di eruzioni piuttosto violente.

Come detto precedentemente anche la latitudine dove avviene l’eruzione ha una centa importanza nel definire gli effetti che questa può comportare sul clima, infatti se un eruzione vulcanica può produrre un lieve calo delle temperature medie su scala globale, non vuol dire che il clima tenda a raffreddarsi a tutte le latitudini.

Si è infatti potuto constatare che in genere le grosse eruzioni vulcaniche che avvengono nei paesi tropicali favoriscono un raffreddamento del clima generalmente lungo l’equatore, anche grazie ad un’intensificazione dei monsoni, mentre gli effetti alle medie latitudini possono essere quelle di favorire un’incremento delle temperature.

Infatti le eruzioni come il Pinatubo o El Chicon hanno favorirono in Europa e nel Nord America, periodi generalmente più miti poichè la riduzione dello strato di ozono favorì un raffreddamento della stratosfera all’interno del vortice polare con conseguente intensificazione del venti Zonali, grazie ad un’oscillazione Artica e Nord Atlantica generalmente positiva.

Viceversa le eruzione più significative e potenti che avvennero alle alte latitudini, favorirono in passato estati più fresche e inverni più freddi in tutto l’emisfero, mentre alle basse latitudini si assestette ad un’indebolimento dei monsoni con conseguente clima tendenzialmente più caldo.

Una spettacolare eruzione vulcanica di tipo esplosiva è intanto in corso da settimane nel Sud dell’Alaska sul monte Redoubt.

Il vulcano è alto circa 3100 metri di quota e fortunatamente è situato in un’area poco popolata, situato a circa 200 km da Anchorage, la principale città dell’Alaska.

Attualmente il vulcano ha emesso a più riprese enormi quantità di gas e ceneri all’interno della stratosfera fin verso i 20 km di altezza.

L’ultima volta il vulcano restò attivo dal dicembre 1989 all’aprile del 1990, in quell’occasione le ceneri caddero per molte settimane su Anchorage e sui villaggi limitrofi.

Vale la pena di seguire gli effetti che quest’ultima eruzione (ancora in corso) potrà procurare sul clima in un prossimo futuro, seguire l’andamento vulcanico globale resta sempre un fattore di notevole importanza al fine di poter definire l’andamento climatico su scala planetaria.

Flavio Scolari

Scale temporali delle variazioni climatiche

Il clima è un complesso meccanismo in continua evoluzione, la storia climatica della terra, formatasi come tutti i pianeti del sistema solare circa 4,57 miliardi di anni or sono, ha conosciuto importanti variazioni climatiche che si manifestarono su diverse scale temporali.

All’interno di grosse variazioni climatiche che si manifestano nell’arco di milioni di anni, si riscontra una moltitudine di variazioni cicliche più piccole che si manifestano in tempi minori, ma andando con ordine di grandezza temporale, quelli sottoscritti sono i fattori che hanno inizialmente permesso condizioni ideali allo sviluppo della vita sulla terra circa 3,5 miliardi di anni fa.

I fattori principali che consentono ad un pianeta la nascita della vita sono i seguenti:

-La grandezza e la temperatura della stella posta al centro del sistema solare.
-Le distanze che un pianeta ha dalla stella.
-La composizione chimica dell’atmosfera planetaria.
-Ne consegue che anche l’aspetto geologico (attività vulcanica) di un pianeta assuma un’importanza fondamentale.
-La presenza di una magnetosfera.
-Le dimensioni del pianeta, per la forza di gravità esercitata dallo stesso.

Dalla seguente immagine possiamo notare come i primi 2 punti possano essere strettamente associabili l’uno all’altro, lo schema illustra il rapporto tra la grandezza di una stella e la distanza che un pianeta deve avere da essa per poter presentare le condizioni ideali allo sviluppo di complesse forme di vita.
In pratica se il sole fosse leggermente più freddo di come si presenta oggi, il pianeta più propenso ad ospitare forme di vita complesse sarebbe Venere, mentre se il sole fosse più caldo, il più ideale potrebbe diventare Marte.

Infatti si ipotizza che il sole quando si svilupparono le prime forme di vita sulla Terra fosse più freddo rispetto ad oggi, avendo una luminosità più ridotta del 30%, il fatto che la Terra e a quei tempi anche Marte abbiano presentato presto le condizioni ideali allo sviluppo della vita fu indotto dal fatto che l’atmosfera dei due pianeti presentava caratteristiche simili a quelle che oggi si riscontrano sul pianeta Venere grazie ad una maggior attività vulcanica in grado di emettere grosse quantità di gas serra.

L’elevata presenza di CO2 nell’atmosfera primordiale creava un potente effetto serra, che compensava la mancanza di calore che dal sole giungeva a Terra, consentendo in tal modo lo sviluppo di ambienti molto caldi e umidi.

Venere che invece inizialmente presentò un’attività vulcanica più contenuta e dunque una minor concentrazione di gas serra, come pure il fatto che si trovò a quella distanza allora ideale dal sole, presentò anch’esso condizioni ideali alla vita, infatti si ipotizza che fino a circa 1,5 milioni di anni fa la superficie e l’ambiente di Venere potesse presentarsi simile a quello che oggi si riscontra sulla Terra, una fase che tuttavia durò troppo poco per consentire lo sviluppo di vita intelligente.

Oggi Venere si presenta un luogo infernale, sulla sua superficie grava un’atmosfera 90 volte più densa di quella terrestre perlopiù composta da CO2 (98%) in grado di creare un potente effetto serra.

Le temperature superficiali sono comprese tra i +460 e i +480°C uniformi su tutto il pianeta.

Marte invece oggi presenta un’atmosfera molto più rarefatta di quanto fosse un tempo, poichè le ridotte dimensioni del pianeta e dunque la minor forza gravitazionale esercitata sull’atmosfera, ne consentì una parziale dispersione nello spazio non appena cessò l’attività vulcanica.

Per maggiori informazioni sul tema una ricerca già scritta tempo fa:

http://cfl2.eu/meteo/astronomia/pianeti-troppo-freddi-o-troppo-caldi/

Tale introduzione serve a rendere l’attenzione su quei fattori che ancora oggi rendono il nostra Terra un pianeta ospitale e favorevole allo sviluppo di coplesse e grandi forme viventi di qui facciamo parte anche noi.

Le ere glaciali e interglazioni:

Le ere interglaciali hanno una durata circa di 20000 milioni di anni, il clima sulla terra si presenta molto più caldo di quello attuale con temperature marine che si ipotizza possano aver raggiunto durante queste fasi i +35°C, i poli si presentano con un clima generalmente mite (simile a quello che oggigiorno si riscontra alle nostre medie latitudini) e in genere sono liberi dai ghiacci, mentre anche alle nostre latitudini si presenta un clima tipicamente tropicale.

Tuttavia anche all’interno di un era interglaciale si possono distinguere periodi relativamente freschi e si ipotizza che in alcune fasi le calotte polari abbiano avuto un estensione pari al 60% rispetto ad oggi.

Da ciò possiamo dedurna che anche all’interno di grosse fasi climatiche calde vi furono variazioni termiche che si manifestarono su scale temporali più piccole.

Le ere glaciali hanno un durata di circa 150000 anni, in queste fasi i poli sono quasi sempre coperti dalle calotte polari, mentre alle nostre medie latitudini si hanno brevi fasi di clima temperato alternate a lunghe fasi di clima glaciale.

Attualmente ci troviamo al’interno di un’era glaciale da appena 2,5 milioni di anni, in un periodo interglaciale da circa 10700 anni fa (quando terminò l’ultima glaciazione).

Ma cosa scandisce le glaciazioni dai periodi interglaciali all’interno di un’eraglaciale?

Vi sono periodi nel quale le estati sono moto calde, mentre gli inverni molto freddi.
In queste condizioni le nevi che si accumulano durante i freddi inverni, sciolgono durante le calde estati, ed il ciclo delle nevi rincomincia da capo.
Ciò non consente insomma l’accumulo di nevi perenni (periodo interglaciale).
Viceversa, vi sono periodi dove inverni tendenzialmente più miti consentono l’accummulo di abbondanti nevicate, ed estati fresche che ne consentono l’accumulo anno dopo anni, con nevi perenni che in queste condizioni possono accumularsi anche durante le fresche estati (era glaciale).

Tutto questo meccanismo è regolato inanzitutto da fattori astronomici:
Precessione degli equinozi: l’asse di rotazione terrestre ha un’inclinazione variabile, ma che ruota lentamente lungo l’asse dell’elittica, descrivendo un doppio cono e compiendo un giro ogni 25765 anni (52″ all’anno).
Questo moto è chiamato precessione degli equinozi ed è dovuto alla forza di marea esercitata dalla Luna e dal Sole.
Oggi il punto più vicino al sole dell’orbita terrestre cade durante il sostizio d’inverno nell’emisfero boreale, tra circa 13000 anni invece il punto più vicino al sole cadrà nel sostizio d’estate, sempre nel nostro emisfero.
La precessione degli equinozi, porterà inoltre, sempre tra 13000 anni, ad essere la stella Vega la stella che segna il NORD, mentre tra 25765 anni ritornerà la stella polare quale indicatrice del NORD della volta celeste.

Da ciò sembra chiaro che nel nostro emisfero, una sistuazione come quella che si riscontra oggigiorno, dovrebbe favorire una nuova glaciazione, se ciò non avviene è semplicemente perchè non si tratta dell’unico fattore essenziale a dar luogo ad una glaciazione.

Variazioni dell’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre: l’asse terrestre è inclinato rispetto alla perpendicolare al piano dell’eclittica, questa inclinazione, combinata con la rivoluzione della Terra intorno al Sole, è causa delle stagioni.
L’entità dell’inclinazione varia ciclicamente tra circa 22,1° e circa 24,5° con un periodo di 41000 anni, attualmente è di 23°27′.
Un inclinazione minima, favorisce una glacizione, poichè tende a diminuire l’entità delle stagioni: inverni più miti ed estati più fresche.

Eccentricità dell’orbita terrestre: l’orbita terrestre è un’ellisse.
L’eccentricità orbitale è una misura del discostamento della forma ellittica dell’orbita dalla figura della circonferenza.
La forma dell’orbita terrestre varia da quasi circolare (bassa eccentricità: 0,005) a discretamente ellittica (alta eccentricità: 0,05) ed ha un’eccentricità media di 0,028.
Il tutto avviene con un’andamento ciclico di 100 000 anni, l’eccentricità attuale è 0,017.
Con l’eccentricità attuale, la differenza tra le distanze Terra-Sole che si hanno al perielio (il punto dell’orbita più vicino al sole) e all’afelio (il punto dell’orbita più lontano dal sole) è del 3,4% (5,1 milioni di chilometri), questa differenza causa un aumento del 6,8% nella radiazione solare che raggiunge la Terra.
Attualmente, il perielio avviene intorno al 3 gennaio, mentre l’afelio intorno al 4 luglio, quando l’orbita ha la massima eccentricità, la quantità di radiazione solare al perielio è circa il 23% maggiore rispetto all’afelio.
La differenza è pari a circa 4 volte il valore dell’eccentricità.
Tutto ciò sarebbe più direttamente associato alla forza gravitazionale indotta, dai pianeti gassosi “giganti” (Giove, Saturno, Urano, Nettuno) posti esternamente rispetto alla terra all’interno del sistema solare.
La loro forza gravitazionale (molto maggiore rispetto a quela terrestre) agirebbe proprio sull’orbita terrestre, aumentendone l’eccentricità (rendendola più ovele).
Con un orbita poco eccentrica, si favorisce anche in questo caso una glaciazione, poichè la distanza della terra dal sole diviene più uniforme nell’arco di un’anno, diminuendo in tel modo l’entità delle stagioni.

Le glaciazioni sono favorite dalla combinazione di questi tre fattori principalmente (cicli di Milankovitch), ed è stato calcolato che all’interno di un’era glaciale, dalla durata di circa 150 milioni di anni, si ha una grande glaciazione ogni circa 100000 anni.
Una gaciazione dalla durata di 85/92 mila anni, è altermata da un periodo interglaciale di 15/9 mila anni.
Nulla infatti esclude che in un prossimo futuro possa riprendere una nuova glaciazione, ma questo nessuno ancora può saperlo con assoluta esatezza.

I fattori scatenanti di una glaciazioni:

È risaputo che variazioni climatiche possono avvenire con una certa rapidità e improvvisamente, cosa che non coincide osservando le variazioni orbitali del nostro pianeta in corrispondenza del sole.
Se si prende in cosiderazione solo le variazioni dei parametri orbitali della terra una variazione climatica dovrebbe avvenire in maniera molto più graduale rispetto a quanto avvene realmente, ecco perchè tali oscillazioni non possono essere la causa scatenante di un’improvvisa variazione climatica.
Inoltre in un periodo compreso tra i 3 e l’ultimo milione di anni, le glaciazioni coincidevano molto di più con le variazioni cicliche dell’inclinazione assiale, mentre nell’ultimo milione di anni le glaciazioni coincidevano molto meglio con le variazioni cicliche dell’eccentricità del’orbita terrestre, dunque risulta difficile definire quale parametro possa risultare il più determinante.
Tuttavia la terra è fortemente sensibile alle piccolissime variazioni di insolazione che giungono tra le differenti latitudini.
Dunque variazioni dei parametri orbitali terrestri potrebbero giocare un ruolo molto importante sul clima poichè definirebbero delle condizioni basilari favorevoli ad un innesco di una variazione climatica, mentre i fattori determinanti sarebbero da ricercare in tutti quei fattori interni.
Secondo alcune teorie attualmente vi sono condizioni favorevoli (precessione degli equinozi, eccentricità dell’orbita terrestre e inclinazione assiale: oggi a 23°,27″) all’innesco di una nuova glaciazione, che potrebbe essere iniziata già da tempo se si osservano i principali paramentri orbitali del nostro pianeta, se però ciò non è avvenuto è perchè mancano altri elementi, forse i più determinanti.

Come fattori interni si distinguono:

-Le correnti oceaniche, che in passato potrebbero aver subito profonde alterazioni dalla deriva dei continenti.

Gli oceani possono generalmente contenere fino a 100 volte più calore rispetto ai continenti che ne assorbono in maggior quantitâ, ma lo rilasciano con altrettanta facilità, l’eccesso di calore accumulato alle basse latitudini, viene trasportato verso i poli per mezzo delle correnti oceaniche proprio come fa l’atmosfera per mezzo dei venti, infatti la circolazione oceanica e la circolazione atmosferica sono 2 fattori strettamente connessi.

L’Europa stessa gode di un clima molto più mite rispetto ad altre regioni poste alle stesse latitudini, grazie alle correnti del Golfo, ma se queste dovessero diminuire d’intensità o addirittura fermarsi il nostro continente potrebbe conoscere un improvviso e marcato raffreddamento del clima.

Infatti l’acqua calda e salata che dal Golfo del Messico si sposta verso il Nord Europa (deviato dalla forza di Coriolin come avviene per i venti) cede parte del calore all’aria sovrastante raffreddandosi di conseguenze fino a divenire abbastanza densa e pesante (non perdendo il suo elevato tasso di salinità) da “sprofondare” nei fondali e ridiscendere verso le basse latitudini in profondità.

Il vuoto prodotto dalla discendenza dell’acqua alle alte latitudini produce un richiamo di altra acqua calda da Sud mantenendo attivo il nastro trasportatore, tuttavia lo scioglimento delle calotte polari innescato da un aumento delle temperature globali, produce un maggior afflusso di acque dolci che si miscelano con le acque ricche di sale dell’oceano.

Il fatto che l’acqua dolce anche se fredda si presenta più leggera rispetto all’acqua fredda salata, riversandosi nel Nord Atlantico in grande quantità può rompere quell’equilibrio che mantiene attiva la circolazione dell’Oceano alle alte latitudini fino ad impedire lo sprofondamento delle correnti fredde sui fondali.

Questo produrrebbe un sensibile raffreddamento climatico in Europa la qui entità dipenderebbe molto dall’entità e dalla durata del rallentamento o del blocco della nastro trasportatore.

Un alterazione della corrente del Golfo può durare anche decenni e qualora si avessero le condizioni favorevoli potrebbe potenialmente innescare una glaciazione vera e propria.

-Grosse eruzioni vulcaniche: sono fattori più casuali e improvvisi che possono influenzare profondamente il clima terrestre anche se per periodi piuttosto brevi.

Gli effetti primari del fenomeno possono essere quello di inalzare immense quantità di polveri e ceneri fino alla stratosfera, ciò favorisce una maggiore condensazione del vapore acqueo con conseguente aumento delle precipitazioni e non da meno rilevanza il fatto che le polveri che possono restare sospese per anni, filtrano l’irradiamento solare favorendo così un raffreddamento del clima.

-Impatto cometale: anch’esso è un violento fenomeno piuttosto improvviso, anche in tal caso il sollevamento di grosse nubi di polvere tendono a schermare per un certo periodo i raggi solari, favorendo così un raffreddamento climatico.

-Attività solare: il vento solare si espande nello spazio inter planetario a velocità comprese tra i 300 e gli 800 km/s (a seconda dell’attività) fino ai confini del sistema solare, forma quella che è definita la Heliosfera.
La Heliosfera è quella che devia gran parte delle particelle associate al mezzo interstellare ai confini del sistema solare e a seconda della dua intensità ne permetterà solo un minimo afflusso in grado di raggiungere la terra.
Il mezzo interstellare si sposta a velocità che possono raggiungere i 3000 km/s, creando ai confini del sistema solare un’area elettricamente turbolenta, poichè qui il vento solare oramai rallentato, entra in contrasto con il mezzo interstellare, si tratta di un’area che può presentarsi come un grande ostacolo per qualunque sonda che venga lanciata al di fuori del nostro sistema solare.
Durante le fasi di debole attività solare, la eliosfera di conseguenza tende ad indebolirsi, frenando meno i raggi cosmici ai confini del sistema solare.
In questo modo la quantità di raggi cosmici che riescono a raggiungere la terra aumenta del circa il 20-30%, che proprio per le loro proprietà elettriche contribuiscono quali nuclei di condensazione del vapore acqueo, favorendo un aumento della nuvolosità del circa il 5% su scala globale e di conseguenza della precipitazioni a livello globale.
Il genere di nuolosità che tende ad aumentare e quello di tipo stratocumuliforme, dunque visibile dal satellite sopratutto nel vsibile, un genere di nuvolosità che non comporta molte precipitazioni, ma che possono ricoprire vaste aree.
Tutto questo favorisce una diminuzione della temperatura a livello globale, poichè i raggi solare incidenti del sole venfono maggiormente irradiati venso lo spazio da vasti banchi nuvolosi.
Durante le fasi di forte attività solare invece, la Heliosfera tende ad intensificarsi, deviando maggiormente il mezzo interstellare, ai confini del sistema solare.
Dunque si riduce quella nuvolosità di tipo stratocumuliforme che ricopre vaste aree marittime, ciò oltre a favorire una lieve diminuzione delle precipitazioni, favorisce pure un aumento delle temperature a livello globale.
Il tipo di nuvolosità preso in questione è prevalentemente quello stratocumuliforme che ricopre vastissime aree sopratutto sopra gli oceani, presentandosi come nuvolosità cellulare o a scacchiera, sopratutto in presenza di fresche correnti marittime.
Sono le classiche nubi a pecorella che contrariamente a ciò che dice il detto: non porta solo pioggia a catinelle, infatti questo genere di nuvolosità può essere associata anche a situazione di stabilità atmosferca.
Assieme agli STRATUS, li STRATOCUMULUS sono certamente il tipo di nuvolosità più diffuso al mondo, interessando tutte le latitudini indipendentemente dalla stagione (nel caso degli STRATUS, sono più diffusi durante i medi invernali alle medie-alte latitudini).
Gli STRATOCUMULUS, sono strati nuvolosi che comprendono quote comprese generalmente dai 1000 metri ai 2500 metri circa, presentandosi anche come nebbia alta in presenza di montagna.
La nebbia al suolo invece è il risultato degli STRATI, che comprendono quote comprese tra il suolo e i 2000 metri di quota.
Entrambi i generi nuvolosi sono classificati come nuvolosità di bassa quota, dunque non rilevabili dalle immagini satellitari effettuate all’infrarosso, mentre per quelle effettuate nel visibili, questo tipo di nuvolosità appare molto evidente.
Ebbene è proprio la nuvolositâ di tipo stratocumuliforme ad avere un ruolo più fondamentale a livello cliamatico globale, poichè questa copertura nuvolosa che ricopre sopratutto gli oceani, può aumentare o diminuire a seconda dell’attività solare, regolando di conseguenza l’andamento termico globale.
Da sottolineare comunque il fatto che queste nubi non portano precipitazioni consistenti, ma però hanno un alto potere riflettente nei confronti della luce solare che raggiunge in minor misura la superficie terrestre.
Tutto il discorso infine va a parare sugli indici climatici, ne vengono regolati direttamente o indirettamente che sia, da questo processo.
Dunque che dire…le nubi controllano l’andamento termico globale (regolando direttamente o indirettamente gli indici climatici), la copertura nuvolosa viene regolata dai raggi cosmici, mentre l’afflusso di raggi cosmici che raggiungono la terra viene regolata dall’attività solare.

Ma il sole può influenzare l’andamento dei venti per mezzo dell’ozonosfera.

Oggi sappiamo che la stratosfera terrestre contiene una concentrazione relativamente alta di ozono, un gas costituito da tre atomi di ossigeno (O3) e che rappresenta un vero e proprio schermo nei confronti delle pericolose radiazioni ultraviolette (raggi UV) provenienti dal sole.
Ogni anno, durante la primavera dell’emisfero australe, la concentrazione dell’ozono stratosferico nell’area situata in prossimità del Polo Sud diminuisce a causa di variazioni naturali circa del 70%, mentre nell’emisfero boreale diminuisce del 30% circa.
La mancanza di insolazione durante la lunga notte polare, tende a far diminuire la concentrazione di ozono all’interno di aria molto fredda che viene isolate dai forti venti associati al VP.
Di conseguenza si assiste ad un’assotigliamento dello strato di ozono.
Dunque lo strato di ozono all’interno della stratosfera, diviene più spesso proprio sopra il polo rispetto alle altre latitudini, questo perchè il maggior irradiamento solare durante il lungo giorno polare, ne favorisce la formazione.
L’ozono viene prodotto dall’ossigeno molecolare in presenza di radiazione UV.

La formula matematica:
UV (hv)=<240nm (nanometri)
O2+hv=2O
O+O2+M=O3+M
3xO2+hv=2xO3

Purtroppo, a causa degli inquinanti rilasciati in atmosfera, sin dalla metà degli anni settanta questa periodica diminuzione è diventata sempre più grande, tanto da indurre a parlare del fenomeno come del “buco dell’ozono”. Recentemente si è comunque individuato un assottigliamento della fascia di ozono anche in una piccola zona al polo Nord, sopra il Mare Artico, fatto che potrebbe preludere alla formazione di un altro buco dalla parte opposta.
In effetti il fenomeno non rappresenta nient’altro che l’aspetto più evidente della generale e graduale diminuzione dell’ozono nella stratosfera.

Il problema è estremamente importante in quanto una riduzione dell’effetto schermante dell’ozono comporta un conseguente aumento dei raggi UV che giungono sulla superficie della Terra.

Variazioni in questo senso possono essere anche associate alle variazioni cicliche dell’attivitâ solare, infatti durante le fasi magnetiche più attive l’irradiamento dei raggi UV che raggiungono la stratosfera può aumentare del 16% arrecando una certa influenza sull’andamento zonale dei venti su larga scala.

È pure vero che variazioni dell’attività magnetica solare possono essere osservate anche dallo stato della magnetosfera e di conseguenza della ionosfera, nulla di strano considerando che la magnetosfera è il risultato dell’interazione del vento solare e del campo geomagnetico terrestre, mentre la circolazione generale del plasma all’interno della ionosfera è strettamente connesso con la circolazione magnetosferica.
Di conseguenza variazioni dell’attività solare possono avere profonde influenze sillo stato della magnetosfera e di conseguenza anche della circolazione ionosferica (sovente misurabile già solo con lo sviluppo di uno strato ad alta concentrazione ionica: Es).

-Un altro fattore che può fortemente influenzare le temperature è l’estensione stessa dei ghiacci e dei territori innevati, in quanto ad un maggior innevamento o ad una maggiore estensione dei ghiacci corrisponde una maggior riflessione della luce solare favorendo così l’accrescimento del freddo.

Viceversa una minor estensione dei ghiacci ed un minor innavamento del territorio favoriscono ad una minor riflessione dei raggi solari, questo favorisce un accentuazione del processo di riscaldamento.

-Piccole variazioni della composizioni chimica dell’atmosfera: oggi si tende ad associare gli attuali cambiamenti climatici quasi unicamente alle variazioni dei gas serra, che attualmente tendono in parte ad aumentare anche grazie alle attività umane , un aumento che viene anche favorito dai grossi incendi boschivi.

Tuttavia il CO2 è prevalentemente regolato dagli oceani, è noto infatti che gli oceani più sono caldi, più possono rilasciare Anidride Carbonica nell’atmosfera, dal canto suo anche il metano benchè lo si riscontra in quantità nettamente inferiori nell’atmosfera è centinaia di volte più efficace nel trattenere l’energia termica che dal sole giunge alla terra.

Il metano viene trattenuto prevalentemente nel Permafrost alle alte latitudini e alle alte quote, quando in seguito ad un riscaldamento climatico il Permafrost si scioglie, rilascia questo gas che come il CO2 tende ad aumentare il processo di riscaldamento.

Non da meno importanza sono quelle variazioni che riguardano le concentrazioni del vapore acqueo all’interno dell’atmosfera, un’atmosfera più calda può contenere una maggiore concentrazione di vapore acqueo che come gas serra tende maggiormente a trattenere parte del calore che dal sole giunge al suolo, allo stesso tempo tende ad aumentare la portata delle precipitazioni, un fatto che potrebbe costituire uno di quei fattori di Feedback negativo, ossia favorendo un inversione di tendenza.

La soluzione più probabile resta comunque il fatto che l’incremento delle precipitazioni in corrispondenza all’attuale riscaldamento globale, non siano sufficienti a contenere l’inanamento delle temperature globali, creando così una reazione incontrollabile, con il conseguente aumento sia della frequenza che dell’intensità di fenomeni alluvionali.

Viceversa durante un processo di raffreddamento climatico, l’atmosfera può contenere sempre meno umidità, il che comporta di conseguenza ad una diminuzione del vapore acqueo, che tende dunque a trattenere meno il calore sulla terra.

A quest’ultimo processo può equivalere ad una diminuzione delle precipitazioni anche nevose, con il conseguente potenziale di poter contenere la variazione climatica in corso.

-La conformazione orografica del territorio che gioca un ruolo importante su molti processi di natura meteorologica, inoltre è in grado si influenzare la circolazione dei venti anche su varsa scala.

Glaciazioni potrebbero essere state favorite o innescate dal lento e inesorabile sollevamento di grossi sistemi montuosi (Alpi, Himalaya, Ande, Caucaso, ecc..ecc..) che potrebbero aver alterato profondamente il normale corso della circolazione atmosferica, la conformazione orografica del territorio ha inoltre condizionato fortemente le dinamiche di una variazione climatica come quella di una glaciazione.

Sono tutti fattori che possono regolare quella che è il grande meccanismo climatico tra cause ed effetti.
I principali protagonista degli attuali cambiamenti climati, resta secondo me il sole, anche se nella storia climatica del nostro pianeta vi sono stati altri fattori che hanno avuto un ruolo determinante.

Articolo completo di immagini: http://cfl2.eu/meteo/meteorologia/scale-temporali-delle-variazioni-climatiche/

Flavio Scolari

Nube di Oort: le conseguenze sul clima

Il sistema solare è composto da 8 pianeti:
Pianeti rocciosi: Mercurio; Venere; terra e Marte.
Pianeti gassosi: Giove; Saturno; Urano e Nettuno.
Plutone fino a pochi anni fa era considerato il nono pianeta del sistema solare, si tratta di un planetoide più piccolo della nostra luna, privo di un atmosfera e composto interamente da acqua ghiacciata e rocce, qui la temperatura è leggermente superiore allo 0 assoluto (-270°C).
Se Plutone è stato recentemente declassato a pianeta nano (planetoide) lo si deve al fatto che negli ultimi anni si incominciarono a scoprire una serie di pianeti aventi le stesse caratterisctiche e dimensioni di plutone, dunque anzichè dever classificare un gran numero di pianeti molto piccoli stazionati al confine del sistema solare, fu più semplice declassare il pianeta plutone a planetoide come l’innumerevoli suoi “coetanei” per dimensione.
Infatti oltre all’orbita di Nettuno esiste una vasta area colmata da centinaia di miliardi di corpi aventi svariate dimensioni.
La fascia di Kuiper che misura dalle 30 alle 50 UA dal sole verso l’esterno, non è da confondere con la nube di Oort anche se è la parte costituente interna di quest’ultima.
La nube di Oort è invece un’ipotetica nube di comete posta tra 20.000 e 100.000 UA, o 0,3 e 1,5 anni luce dal Sole, cioè circa 2400 volte la distanza tra il Sole e Plutone.
Questa nube non è mai stata osservata direttamente poichè troppo distante e buia persino per i nostri telescopi, ma si ritiene che da qui provvengano le comete dette di lungo periodo.
Le comete dette di corto periodo (come la famosa cometa Haley) potrebbero invece provvenire dalla fascia di Kuiper.
Secondo la teoria, la nube di Oort contiene diversi milioni di nuclei cometali, che sono stabili perché la radiazione solare è troppo debole per avere un effetto a quelle distanze.
La nube fornisce una provvista continua di nuove comete, che rimpiazzano quelle distrutte.
La teoria sembra confermata dalle osservazioni successive, che ci mostrano come le comete provengano da ogni direzione, con simmetria sferica.
Esiste pure un’interessante teoria che prevede che a perturbare lo stato delle comete nella nube di Oort sia una ipotetica stella compagna del Sole chiamata Nemesis.
La nube di Oort è un residuo della nebulosa originale da cui si formarono il Sole e i pianeti cinque miliardi di anni fa, ed è debolmente legata al Sistema Solare.
Probabilmente un tempo la nube era molto più densa rispetto a quella presente oggigiorno.
Si pensa che le altre stelle abbiano anch’esse una nube di Oort, e che i bordi esterni delle nubi di due stelle vicine possano a volte sovrapporsi, causando un’occasionale “intrusione” cometaria.

Esiste pure un’altra fascia composta da miriadi di corpi relativamente piccoli, posta tra Marte e Giove, si crede che questa sia il risultato della disgragazione di un pianeta presente un tempo, forse impattato con una grossa cometa.

Le differenze principali che distinguono le comete dagli asteroidi:
Le comete sono corpi celesti simili ad asteroidi, ma azichè essere composte da rocce, sono composte da ghiaccio e polveri, chiamate anche “palle di neve sporche”.
Sono composte da sostanze volatili quali: diossido di carbonio; metano e acqua ghiacciata con mescolati aggregati di polvere e vari minerali.
La sublimazione dei gas volatili quando la cometa è in prossimità del sole causa la formazione della coda.
Si crede che le comete siano un residuo della condensazione della nebulosa da qui si formo il sistema solare 4,6 miliardi di anni fa: le zone periferiche di tale nebulosa sarebbero state abbastanza fredde da permettere all’acqua di trovarsi in forma solida (anzichè in forma di gas).
È infatti sbagliato descrivere una cometa come un asteroide coperto da uno strato ghiacciato superficiale, in quanto i bordi del disco di accrescimento della nebulosa erano così freddi che i corpi in via di formazione non subirono la differenzazione sperimentate da corpi più vicini al sole.

Gli asteroidi invece sono composti da rocce coperte talvolta da ghiaccio, sono disposti in una fascia compresa tra Marte e Giove, si crede che questa sia stata prodotta dalla disgragazione di un pianeta presente un tempo, forse impattato con una grossa cometa.
Accade tuttavia che il campo gravitazionale di un pianeta come ad esempio quello gioviano ne destabilizzi la posizione originale, deviando un asteroide in questo modo verso mete ignote, quando raggiungono l’atmosfera terrestre generalmente vengono disintegrate grazie all’attrito dei gas presenti a 100 km di altezza, ma se le dimensioni dell’asteroide sono chilometriche l’impatto al suolo è inevitabile in quanto malgrado l’attrito aumenti in proporzione alla vicinanza con la superficie terrestre, non riesce a evitare il contatto con il suolo terrestre.

Le conseguenze primarie di un’impatto cometale:
L’impatto con un’asteroide o una cometa di alcuni chilometri ha la potenza di centinaia di bombe atomiche come quelle che distrussero Hiroschima, in grado di creare un onda d’urto devastante con effetti diretti compresi in un raggio di alcune centinaia di chilometri dal luogo dell’impatto e creando un cratere largo circa 100 km, provocando pure un raffreddamento del clima per alcuni anni dato dal sollevamento delle polveri che filtrerebbero la luce solare per alcuni anni.
Invece se a impattare fosse una cometa aventi decine di chilometri, le conseguenze sarebbero ben più devastanti, catastrofiche, con un cratere dal diamentro 10 volte superiore alla grandezza della cometa impattata. Solleverebbe inoltre grosse quantità di polveri in grado di oscurare la luce solare per anni, polveri combinate a fumo spriginati da vastissimi incendi prodotti dall’impatto che emetterebbero ingenti quantità di gas serra che dopo una piccola era glaciale dalla durata di alcuni anni favorirebbero un aumento sproporzionato delle temperature creando in questo modo effetti anche devastanti nell’arco di molti decenni, in un caso del genere si arrischierebbe l’estinzione di massa, come avvenne per i dinosauri circa 65 milioni di anni or sono.
Fortunatamente parò i corpi aventi dimensioni superiori al chilometro corrispondo ad una piccola percentuale di tutti gli asteroidi presenti nella fascia compresa tre Marte e Giove, dunque il rischio che uno di questi impatti con la terra resta piuttosto contenuto oggigiorno.
Mentre per quanto riguarda le comete provvenienti dal confine del sistema solare, le probabilità che queste rientrino nella nostra atmosfera sono minime (anche se non nulle) poichè come gia detto prima Giove e Saturno fungono in parte da scudo protettivo aventi un campo gravitazionale molto più potente di quello terrestre.
Oggi si conoscono inoltre i parametri orbitali di alcune comete poste ai confini del sistema solare, si sa dunque dove si trovano e l’entità del rischio per il nostro pianeta che queste comportano, ma non di tutte, ecco perche il rischio d’impatto resta sempre presente.

Gli impatti cometali hanno comunque giorcato un ruolo fondamentale nella storia della terra, oltre a produrre importanti effetti sulla storia climatica del nostro pianeta.
Secondo le teorie più accreditate le comete avrebbero portato le prime fome di vita sul nostro attuale pianeta, avrebbero procurato importanti estinzioni di massa di molte speci viventi (dinosauri) consentendo lo svilupparsi di altre (uomo), mentre addirittura recenti teorie ipotizzano che le comete possano aver portato la maggior parte dell’acqua ancora oggi esistente sulla terra.

Cercheremo di approfondire tutti questi argomenti, in questo articolo, riportando interessanti teorie che cercano di dare risposta a molti interrogativi.

Flavio Scolari

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