Riscaldamento globale

Roger Revelle (Seattle, 7 marzo 1909 – San Diego, 15 Luglio 1991) è stato uno scienziato e oceanografo statunitense.

Era uno scienziato e studioso che ha contribuito negli anni formativi della University of California, San Diego ed è stato uno dei primi scienziati a studiare il riscaldamento globale e il movimento delle placche tettoniche della Terra. UC di San Diego fu il primo college a chiamarsi Revelle College in suo onore.

Roger Revelle è nato a Seattle nello stato di Washington, da William Roger Revelle e Ella Dougan, ed è cresciuto nel sud della California, dove si laureò al Pomona College nel 1929, con i suoi studi in geologia riusci a guadagnare un dottorato di ricerca in oceanografia presso University of California, Berkeley nel 1936. Mentre era in California ha studiato sotto il dottor Dr. George D. Louderback ed è stato inserito nel Theta Tau Professional Engineering Fraternity, che all' inizio era una confraternirnita per gli ingegneri minerari ed nel tempo ha mantenuto un grande interesse per gli studenti di ingegneria geologica e geologia. Molti dei suoi primi lavori in oceanografia sono stati scolti presso laScripps Institution of Oceanography(SIO) a San Diego. E 'stato anche Oceanografo per la Marina Militare durante la Seconda Guerra Mondiale. Divenne direttore della SIO dal 1950 al 1964. Fu tenuto a prestare giuramento anti-comunista durante il periodo di Joseph McCarthy. Ha lavorato come consulente scientifico per il Segretario degli Interni degli Stati Uniti Stewart Udall durante l'amministrazione Kennedy nei primi anni 1960, ed è stato Presidente della American Association for the Advancement of Science nel 1974.

Oceanografia

Revelle era profondamente coinvolto nella crescita dell'oceanografia negli Stati Uniti ed a livello internazionale, dopo la seconda guerra mondiale. Lavorare per la Marina Militare nel 1940, ha contribuito a determinare ed ottenere finanziamenti pei i suoi progetti, ed ha promosso l'idea che la Marina deve sostenere 'la ricerca di base' invece di puntare solamente alla costruzione di nuove tecnologie. Al SIO ha lanciato diverse grandi spedizioni a lungo raggio nel 1950, tra cui MIDPAC, TRANSPAC(con ilCanada e Giappone), EQUAPAC e NORPAC, ciascuno in una parte diversa del Oceano Pacifico. Lui e altri scienziati del Scripps Institution of Oceanography hanno aiutato il governo degli Stati Uniti per progettare e testare esperimenti con armi nucleari, nella speranza che gli oceanografi potessero fare uso dei dati. Revelle è stato uno dei presidenti di commissione nell'influente National Academy of Sciences sugli effetti biologici delle radiazioni atomiche, i cui risultati sono stati pubblicati nel 1956. Nel 1952, insieme con il dottor Seibert Q. Duntley, ha spostato con successo la Massachusetts Institute of Technology Scripps Visibility Lab per SIO con il sostegno finanziario della US Navy. Insieme con oceanografi del Woods Hole Oceanographic Institution, Revelle previsti i contributi americani all'oceanografica organizza il International Geophysical Year(IGY). Egli divenne il primo presidente del Scientific Committee on Oceanic Research (comitato scientifico per le ricerche oceaniche), un gruppo internazionale di scienziati dedicato alla consulenza su progetti internazionali, e fu anche un consulente della Commissione oceanografica intergovernativa, creata nel 1960.

Il riscaldamento globale

Revelle è stato determinante nel creare l'International Geophysical Year (IGY) nel 1958 ed è stato presidente fondatore del primo comitato sui cambiamenti climatici e l'Oceano (CCCO) con il Scientific Committee on Ocean Research (SCOR) e l'International Oceanic Commissione (IOC). Durante la pianificazione per il IGY, in direzione Revelle, SIO partecipato e più tardi divenne il principale centro per il biossido di carbonio atmosferico. Nel luglio del 1956, Charles David Keeling entra a far parte dello staff SIO, come capo del programma, e ha iniziato le misurazioni di anidride carbonica atmosferica all' Osservatorio di Mauna Loa, nelle Hawaii, e in Antartide.

Nel 1957, Revelle co-autore di una ricerca con Hans Suess, dove scrissero che gli oceani della terra assorbivano l'anidride carbonica in eccesso generata dall' umanità, ma ad un ritmo molto più lento di quanto precedentemente previsto dai geologi, suggerendo così che le emissioni umane di gas potrebbero creare 'effetto serra' che causa il riscaldamento globale nel corso del tempo. Anche se altri articoli della stessa rivista discutevano i livelli di biossido di carbonio, la carta-Suess Revelle era 'l'unico articolo dei tre a sottolineare la crescente quantità di CO2 creata dall'uomo grazie alla combustione dei combustibili fossili, e per richiamare l'attenzione sul fatto che potrebbe causare il riscaldamento globale nel corso del tempo.'

Revelle e Suess ha descritto il 'fattore tampone', ora conosciuto come 'fattore Revelle', che è una resistenza al biossido di carbonio nell'atmosfera il quale viene assorbito dallo strato superficiale dell'oceano. In sostanza, per entrare al mare, l' anidride carbonica deve scindere l'acido carbonico: ione carbonato, in ioni di bicarbonato, acido carbonico e protonati, ed il prodotto di questi costanti fattori di dissociazione chimica in una sorta di contro-pressione che limita la velocità di anidride carbonica, facilitando l'entrata di essa nella superficie dell'oceano. Geologia, geochimica, chimica dell'atmosfera, chimica dell'oceano... questo è pari a uno dei primi esempi di 'valutazione integrata', che 50 anni più tardi divenne un intero ramo della scienza del riscaldamento globale.

University of California campus di San Diego

Durante la fine del 1950, Revelle era combattuto per la creazione di un campus dell'Università della California a San Diego. Ha dovuto fare i conti con UC University Board of Regents che per espandersi avrebbero preferito semplicemente create University of California, Los Angeles campus, invece di creare un campus nuovo a San Diego. Egli ha anche affrontato i politici locali di San Diego e uomini d'affari che hanno cercato di minare la creazione del nuovo campus, perché troppo vicino al nuovo Scripps Institute di La Jolla, suggerendo che ci siano posti più adatti di San Diego, ad esempio nei pressi di San Diego State University o in Balboa Park . La decisione fuè stata presa nel 1959, nonostante il primo studente iscritto si laureò nel 1960.

Nel cercare di acquisire terreni per il nuovo campus, Revelle si mise in concorrenza con Jonas Salk. Revelle perse un po' di quello che lui chiamava il 'miglior pezzo di terra che aveva', il sito di Torrey Pines che andò alla neonata Salk Institute. Negli anni successivi Revelle continuò a mostrare qualche controversia verso Salk, dichiarando una volta: 'Egli è un eroe popolare, anche se è... non molto brillante.

Quando alla Scripps e mentre era in costruzione University of California di San Diego, Revelle ha anche avuto a che fare con una comunità di La Jolla, che ha rifiutato di affittare o vendere un immobile per gli ebrei. Oltre a combattere il patto restrittivo anti-semita della tenuta di La Jolla, Revelle ha contribuito a creazione di nuovi alloggiamenti per i professori della Scripps, soprattutto perché ad alcuni di loro non sarebbe stato permesso di vivere a La Jolla.

Revelle lasciò Scripps nel 1963 ed ha fondato il Center for Population Studies alla Harvard University. Fu per oltre dieci anni direttore lì, incentrando i suoi studi sull'applicazione della scienza e della tecnologia al problema della fame nel mondo. Nel 1976 tornò a UC San Diego come professore di Scienza, Tecnologia e Public Affairs (STPA) nel dipartimento di scienze politiche della scuola.

Dubbi sul cambiamento climatico

Nel 1991, il nome di Revelle è apparso come co-autore di un articolo scritto dal fisico Fred Singer su Cosmos: una rivista di tematiche emergenti, insieme ad un altro co-autore, l' ingegnere elettrico Chauncey Starr, dal titolo "What to do about greenhouse warming: Look before you leap," 'Cosa fare per il riscaldamento e per l' effetto serra: Guarda prima di cambiare 'che è stato pubblicato nell'estate del 1992. L'articolo di Cosmos include l'affermazione:

Drastica, precipitosa e, soprattutto, unilaterale - passi per ritardare il presunto effetto serra che possono costare posti di lavoro e prosperità, ed aumentano i costi della povertà nel mondo, senza essere efficaci. Rigorosi controlli economici ora sarebbero economicamente devastanti soprattutto per i paesi in via di sviluppo...

L'articolo si concludeva:

La base scientifica per un riscaldamento da effetto serra è troppo incerto per giustificare un'azione drastica in questo momento. Non vi è scarso rischio di ritardare le risposte politiche.

Queste particolari dichiarazioni e la maggior parte di questo articolo, compreso il titolo, erano già state scritte e pubblicate un anno prima da Fred Singer, come unico autore. Nell' articolo Singer scrive che 'ci sono tutte le aspettative che la comprensione scientifica sarà sostanzialmente migliorata nel prossimo decennio', ed è contro la drastica fretta di agire, finché non ci saranno ulteriori prove scientifiche. Non ha, tuttavia, negano il cambiamento climatico o il riscaldamento globale.

Justin Lancaster, studente laureato di Revelle e suo assistente di insegnamento presso la Scripps Institution of Oceanography dal 1981 fino alla morte di Revelle, sostiene che Revelle è stato 'ingannato' da Singer ad aggiungere il suo nome nell'articolo e che Revelle era 'intensamente imbarazzo che il suo nome era stato associato' ad esso. Nel 1992, Lancaster accusò Singer di azioni 'immorali' e specificamente progettato per sminuire le politiche sul riscaldamento globale di Al Gore; tuttavia, per porre fine alla causa legale fatta da Singer contro Lancaster con il sostegno del Center for Public Interest di Washington, DC, Lancaster fece a Singer una dichiarazione di scuse e ha confermato che Revelle aveva permesso l'utilizzo del suo nome. Nel 2006 Lancaster ha formalmente ritirato la ritrattazione e ha ribadito le sue accuse.

Quando Gore fu in corsa per la nomina alla vicepresidenza nel 1992, New Republic fece notare i riferimenti non molto chiari di Revelle nel libro di Gore, Earth In The Balance, e la presenza dell'articolo apparso su Cosmos, che non era chiaro se si poteva attribuire a Revelle. Questo fu seguito anche dal Newsweek e da altri media. Patrick Michaels si è vantato che l'articolo scritto su Cosmos era stato letto al Congresso. Il problema è stato sollevato anche dall'Ammiraglio Stockdale nel dibattito televisivo alla vice-presidenza. La risposta di Gore è stata che il punto di vista di Revelle sull'articolo era del 'tutto fuori contesto'.

Una figlia di Revelle ha scritto:

Contrariamente a cosa pensa George Will in 'Al Gore's Green Guilt' Roger Revelle - nostro padre e 'padre' dell'effetto serra - è rimasto profondamente preoccupato per il riscaldamento globale fino alla sua morte nel luglio del 1991. Nello stesso anno ha scritto: 'La base scientifica per il riscaldamento da effetto serra è troppo incerta per giustificare un'azione drastica in questo momento'. George Will e altri critici del senatore Al Gore hanno colto queste parole per suggerire che Revelle, che fu anche professore di Gore, rinunciò alla sua fede nel riscaldamento globale. Niente potrebbe essere più lontano dalla verità. Revelle fino alla sua morte, pensò che le misure estreme, costate migliaia di miliardi di dollari, sono state premature. Ma ha continuato a raccomandare misure immediate prudenti per attenuare e ritardare il riscaldamento climatico. Alcuni di questi passi vanno ben al di là di qualsiasi cosa Gore o di altri politici nazionali non sono ancora riusciti a difendere.

Eredità

Durante il suo ultimo decennio a UCSD e SIO, Revelle ha continuato a lavorare ed insegnare. Nei primi anni '80, ha istruto i seminari di laurea STPA due volte l'anno, parelado di energia e di sviluppo (soprattutto sui problemi in Africa), sul problema del biossido di carbonio (noto ora come la causa del riscaldamento globale), e politiche marine. Nel 1986 ha vinto il Premio Balzan per l'oceanografia / climatologia. Nel 1990, a causa di un attacco cardiaco fu costretto a spostare il suo corso, dalla Scripps Institution presso l'ufficio del Revelle College, dove ha continuato ad insegnare il programma delle politiche marine fino alla sua morte l'anno seguente. Nel 1991 è stato insignito della National Medal of Science dal Presidente George W Bush (uno dei circa 500 destinatari nel 20 ° secolo). Egli fece notare a un giornalista: 'L'ho preso per essere il nonno del dell'effetto serra.

Revelle mortì a San Diego il 15 luglio 1991 a causa di un arresto cardiaco. Lasciò la moglie, Ellen Clark Revelle (1910-2009), tre figlie e un figlio, William, così come numerosi nipoti. In suo onore, una nuova nave di ricerca del Scripps Institution è stata battezzata R/V Roger Revelle.

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Riscaldamento a basso consumo

Una novità nel settore del riscaldamento è costituita dal sistema di impianto a pavimento, presentata dall'azienda Emmeti. Tale impianto consente un notevole risparmio energetico poichè permette di distribuire il calore solo nella parte bassa dell'ambiente, evitando di riscaldare inutilmente altre parti come il soffitto. 
L'acqua che circola all'interno dei circuiti è a temperatura relativamente bassa, circa 40 gradi, contrariamente ai 60-70 gradi dell'impianto a radiatori. Quindi, la dispersione termica è minima e si possono sfruttare varie fonti di calore. 
Perfettamente abbinata all'impianto a pavimento è la caldaia a condensazione, che può essere montata in cascata. Tale caldaia può essere associata a sistemi di contabilizzazione del calore: per dieci appartamenti, non saranno più necessarie dieci caldaie ma una sola ed ogni appartamento paga contabilizzando il calore, ossia l'energia che consuma.




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Biocarburanti, bioinquinamento, bioriscaldamento globale, biofame planetaria

Secondo una ricerca commissionata dal governo svizzero e pubblicata dal mensile Science dal titolo "How Green Are Biofuels?" di Jörn P. W. Scharlemann and William F. Laurance (Science 4 January 2008- Vol. 319. no. 5859, pp. 43 - 44 - DOI: 10.1126/science.1153103) i biocarburanti risultano essere si meno inquinanti della benzina quando vengono bruciati, ma risultano essere cinque volte più inquinanti se considerando tutti gli aspetti che portano alla loro produzione. Quindi i loro effetti globali sull'ambiente risultano essere particolarmente pesanti. Dei 26 principali biocarburanti prodotti nel mondo 21 permettono un risparmio di CO2 quando vengono bruciati superiore al 30% rispetto alla benzina ma quasi la metà (12 su 26) però ha costi per l'ambiente molto maggiori rispetto ai carburanti tradizionali e tra questi figurano quelli economicamente più importanti, come l'etanolo dal grano statunitense, quello da canna da zucchero, il diesel di soia e quello da olio di palma prodotto nel sud-est asiatico.
Nel dettaglio i biocarburanti meno verdi risultano essere il diesel ottenuto dalla soia in Brasile e l'etanolo statunitense, che fanno risparmiare pochissimo in termini di CO2 ma producono quasi il triplo dei danni ambientali. A determinare i maggiori costi ambientali è proprio la coltivazione, che nella maggior parte dei casi contribuisce per più del 90%. Brasile o dell'Indonesia, ad esempio, per trovare nuovi spazi per le piantagioni si distruggono le foreste, 13 milioni gli ettari di foreste che si perdono ogni anno, in gran parte proprio per la produzione dei biocarburanti.
Il più 'cattivo' in assoluto è il diesel di sorgo prodotto nell'Unione Europea.
Dall'altro lato della classifica ci sono biocarburanti prodotti dal legno, meglio ancora se dagli scarti di produzione. Il metanolo ottenuto dalle graminacee, ad esempio, fa risparmiare il 70% delle emissioni e ha un impatto ambientale più basso del 10% rispetto a quello della benzina.
Il governo Usa finanzia con diversi miliardi di dollari la produzione di etanolo dal grano - spiegano gli esperti nell'articolo - quindi gli agricoltori non producono più soia e si dedicano al grano. Questo alza il prezzo della soia, il che si traduce in una sempre maggiore quantità di piantagioni di questa pianta in Brasile, a discapito della foresta Amazzonica.




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Anche in città il riscaldamento diventa “bio”

BASTIA UMBRA (al.ga.) – Questa mattina, alle ore 11 presso la sala del consiglio comunale del municipio di Bastia Umbra, si terrà la conferenza stampa per illustrare il progetto “1.000 tetti fotovoltaici”, promosso dalla società SiEnergia in collaborazione con l’amministrazione comunale di Bastia Umbra. Per questo motivo, all’incontro prenderanno parte Marcello Mantovani, assessore ai lavori pubblici di Bastia Umbra, Franca Caramello, responsabile Gsa, e Stefano Feligioni, presidente SiEnergia. “Il progetto prevede predisposizione e pubblicazione di un bando atto a erogare un contributo in conto capitale finalizzato alla realizzazione di sistemi fotovoltaici di potenza elettrica 3 kWp – si fa sapere dalla Gesenu – ciascuno collegato alla rete del distributore locale di energia elettrica, sfruttando la possibilità per i cittadini della possibilità di usufruire di incentivi sull’energia elettrica prodotta”.




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Energia dai pomodori, Maccastorna lancia il progetto di bio-riscaldamento

Sfruttando gli scarti derivati dalla lavorazione annua di 200mila tonnellate di pomodori il piccolo paese in provincia di Lodi vuole sperimentare un impianto di riscaldamento in grado di servire tutti gli edifici

(Rinnovabili.it) – Facendo un po’ di attenzione e utilizzando l’ingegno Maccastorna, piccolo paese in provincia di Lodi, ha deciso di realizzare un impianto di riscaldamento da alimentare sfruttando gli scarti della lavorazione dei pomodori prodotti da un’industria locale. Il paese in questo modo potrà trarre un grande giovamento poiché riuscirà ad eliminare un gran quantitativo di rifiuti impiegandoli per riscaldare gli edifici senza produrre inquinanti dannosi per l’atmosfera.
Grazie all’esperimento, al quale si stanno prestando tutti e 67 gli abitanti, si potranno studiare gli effetti e le potenzialità di un impianto di riscaldamento che andrà a smaltire i rifiuti prodotti dalla lavorazione annua di circa 200mila tonnellate di pomodori insieme anche alle deiezioni animali accumulate all’interno dell’industria agricola e al trinciato di mais che andranno a riscaldare tutti gli edifici del paese, dalle abitazioni alla chiesa.
Una collaborazione quella tra agricoltura, municipalità e industria alimentare, che darà un aiuto per la generazione di energia pulita e che dovrebbe divenire operativa dal 2012 presso le strutture dell’azienda agricola Biancardi con la successiva realizzazione di una rete di distribuzione e collegamento capillare.
Il progetto, con la speranza di eliminare dalle case dei residenti e da tutti gli altri edifici le caldaie a gas per il riscaldamento domestico, punta anche e soprattutto alla riduzione degli inquinanti e al calo dell’importo in bolletta; sicuramente innovativo quanto ambizioso, sarà presentato a Cremona in occasione di BioEnergy Italy, in programma dal 18 al 20 marzo 2011 con l’obiettivo di riuscire a dimostrare che ci circondano innumerevoli fonti energetiche attualmente non sfruttate ma che se adeguatamente osservate potrebbero offrire numerosi vantaggi energetici.

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Ciclo del carbonio

Quanto carbonio si trova in atmosfera sotto forma di CO₂? Quanto se ne è aggiunto negli ultimi 250 anni? E nel mare? Sembrano domande difficili e lo sono certamente, ma può risultare una scoperta capire che grazie a semplici modellazioni e a semplici calcoli, che usano niente più che la geometria e la chimica del liceo, è possibile dare una risposta, sia pure approssimata.

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Vediamo come si può fare qualche semplice conto .
Anzitutto quanto pesa l’atmosfera terrestre? Noi sappiamo che esercita al livello del mare una pressione di 1 atmosfera per cm², ossia l’equivalente di circa 1kg/cm² o di 10 ton/m²; su questa base possiamo facilmente calcolarlo. La pressione che esercita dipende appunto dal suo peso e se calcoliamo la superficie terrestre totale e la moltiplichiamo per questo peso unitario abbiamo una prima risposta.
Raggio terrestre=6.371 km
Area in km², considerando la Terra come una sfera = 4pr² = 4 x 3,14 x 6.3712 = 510 milioni di km² circa.
Dato che un km² è un milione di m² abbiamo quindi 5,1 x 1014 m². Su questa superficie si esercita una forza di 5,1 x 1015 ton che è il peso dell’atmosfera: 5,1 milioni di miliardi di ton o 5,1 peta-tonnellate.
Come sappiamo dalle misure di Mauna Loa, la CO₂ rappresenta 390 ppm in volume (dicembre 2010); e questa, per la legge dei gas, è anche la percentuale sulla pressione, ma in peso?
Consideriamo che il peso molecolare medio dell’aria è di 28,97, ossia 28,97 g/mole; la CO₂ pesa 44,01, o 44,01g/mole e di conseguenza la sua percentuale in peso sarà più elevata di quella in volume, nella medesima proporzione: ossia 390 x 44,01/28,97=590 ppm in peso.
Ne segue comunque che il peso della CO₂ è in totale 5,1 x 1015 x 590/1.000.000 ton, ossia circa 3.009 Gton. Attualmente (1).

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Al principio della rivoluzione industriale (attorno al 1750) erano invece 278 ppm in volume (dati NOAA) ed in peso 278 x 44,01/28,97 = 422 ppm in peso. Immaginando che l’atmosfera fosse la medesima globalmente, arriviamo a 5,1 x 1015 x 422/1.000.000 ton = 2.153 Gton.
Allora possiamo concluderne che la quantità totale si è accresciuta di circa 856 Gton. Questa è la quantità rimasta in atmosfera, ma quanta CO₂ è stata riversata nell’atmosfera dalle nostre attività?

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Dai dati statistici della CDIAC che ha pazientemente sommato tutti i consumi storici di combustibili fossili e le quantità di carbonato distrutte nella produzione di cemento, si apprende che abbiamo emesso dal 1751 ben 337 Gton di carbonio per il consumo di combustibili fossili e la produzione di cemento; per capire quanta CO₂ abbiamo così prodotto, occorre moltiplicare questo numero per il rapporto fra il peso molecolare della CO₂ e quello del carbonio, ossia 44,01/12,011; quindi 337 x 44,01/12,011 = 1.235 Gton di CO₂.
A questo occorre aggiungere il carbonio emesso per l’uso della terra (deforestazione, agricoltura, etc.). Qui la stima è più complessa e soggetta a maggiori errori; comunque CDIAC stima almeno 150 Gton di carbonio dal 1850; quindi altre 150 x 44,01/12,011 = 550 Gton, una stima per difetto.
Siamo ad almeno 1.785 Gton di CO₂ emesse dalle attività umane negli ultimi 250 anni.
Dato che ne sono rimaste in atmosfera 856, i pozzi abiotici e la biosfera ne hanno riassorbite 929 Gton, principalmente nel mare, che ne costituisce un formidabile deposito, decine di volte più grande dell’atmosfera. Il riassorbimento netto dalla biosintesi o nel suolo forestale o agricolo dobbiamo invece considerarlo negativo data la stima di perdita netta di CDIAC.

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L’aggiunta di CO₂ all’acqua del mare ne provoca l’acidificazione in quanto il gas in questione è un acido debole; in acqua forma infatti acido carbonico, H₂CO₃.
Teniamo presente che, per il medesimo motivo, l’interazione fra CO₂ e mare non può essere stimata usando solo la legge di Henry, cioè l’equilibrio fra gas e soluzione, come per esempio per l’ossigeno o l’azoto; in soluzione acquosa la CO₂ si trasforma in acido carbonico, ione bicarbonato e ione carbonato, a sua volta in equilibrio con un corpo di fondo di carbonato di calcio e di magnesio. Per capire meglio cosa succede esaminiamo il grafico seguente:

in cui è mostrato l’andamento della concentrazione delle tre principali specie chimiche discendenti dall’anidride carbonica in acqua. Si tenga presente che, per quanto riguarda la banda blù, il grafico è indicativo ed i valori indicati in esso non sono esattamente quelli calcolati. La banda blù esprime l’intervallo di variazione misurato nell’acidità del mare, che è valutata con l’unità definita come pH, ossia il log cambiato di segno della concentrazione dello ione H+. Il grafico è un grafico logaritmico: in ogni direzione uno spostamento verso sinistra o verso l’alto di una tacca segna un aumento di dieci volte e in direzione opposta una diminuzione di 10 volte, della concentrazione di H+ o della specie chimica considerata..
L’estremo destro della banda indica il valore iniziale, al 1750, circa 8,179, mentre l’estremo sinistro indica il valore odierno di 8,069 unità.

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E’ importante capire cosa succede e perché. Aggiungere CO₂ fa aumentare la sua concentrazione e fa aumentare anche la concentrazione di ione bicarbonato, mentre diminuisce quella dello ione carbonato; delle tre sostanze lo ione bicarbonato è dominante, mentre il secondo in abbondanza è il carbonato e solo ultima la CO₂. La modifica in corso avvicina la concentrazione di CO₂ e di carbonato; attualmente lo ione bicarbonato rappresenta circa il 90% del totale, lo ione carbonato un 9% e la CO₂ circa 1%. Dato l’uso di una grandezza logaritmica come il pH la concentrazione di H+ è aumentata di circa il 29% sebbene la riduzione del pH sia di sole 0,11 unità: infatti il logaritmo decimale di 1,29 è appunto 0,11.
A quanto C complessivamente corrisponde in tutte e tre le forme questa modifica? Non è un calcolo stechiometrico difficile, ma lo effettuiamo usando un calcolatore su web, che tiene conto anche dell’effetto della salinità complessiva, della temperatura e della pressione. Dato che queste grandezze cambiano di continuo possiamo solo avere delle stime; useremo una pressione totale di 1 atm, una temperatura media dell’acqua di 15°C e la salinità media del mare.
Introducendo i due valori di pH nella prima casella della colonna centrale otteniamo nelle ultime tre caselle della medesima colonna le concentrazioni delle tre specie in mmol/litro (ossia millesimi di mole per litro):

Possiamo innanzitutto valutare la quantità di C presente nel mare sotto forma di ione carbonato o bicarbonato o di anidride carbonica.

Il volume del mare è stimato in 1,35 miliardi di km³, che corrisponderebbe ad un cubo di oltre 1.100 km di lato o ad una sfera con un diametro di 1.370 km, ossia un vero e proprio “pianetino” di acqua, ben più grande del più grande dei pianetini, Cerere, il cui diametro è di soli 930 km; ricordiamo inoltre che 1 km³è 1 miliardo di m³; quindi abbiamo 1,35 x 1018 m³.

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Al principio dell’era industriale avevamo, nelle sue varie forme, un totale equivalente di CO₂ di 2,0822 mmol/litro, ossia (moltiplicando per 1.000 numeratore e denominatore) moli/m³. Quindi 2,0822 x 44,01 g = 91,64 g di CO₂ per m³ di acqua di mare; in totale 91,64 g/m³ x 1,35 x 1018 m³ = 123,7 x 1018 g = 123,7 x 1012 ton, ossia 123,7 Teraton, 123.700 Gton, una quantità oltre 57 volte maggiore che nell’atmosfera di allora!
La situazione è cambiata così: 2,1261 x 44,01= 93,57 g/m³ ; di conseguenza abbiamo un totale di 93,57 g/m³ x 1,35 x 1018 m³ = 126,3 x 1018 g = 126,3 x 1012 ton = 126.300 Gton, ossia 42 volte più che in atmosfera oggi.
In sostanza ad un aumento di pressione parziale della CO₂ del 40% circa in atmosfera sarebbe corrisposto un aumento di gas disciolto come tale del 24% e solo del 4% dello ione bicarbonato, una riduzione dello ione carbonato del 15% e un incremento del totale delle varie forme del 2%.
La quantità di gas disciolta in più in ogni m3 di mare sarebbe tale che in totale avremmo 126.300 - 123.700= 2.600 Gton di CO₂ in più.
La quantità di anidride carbonica necessaria a far variare il pH del mare nella sua totalità è oltre il doppio di quella che ci abbiamo rilasciata, stando ai dati CDIAC, come si spiega questo disaccordo?
Certamente dipende in parte dalla difficoltà di stimare valori “medi” accettabili delle varie grandezze. Ma una differenza altrettanto importante la fanno i meccanismi di trasporto dei gas nell’oceano; in sostanza il mare non è una soluzione in equilibrio con l’atmosfera (il trasporto è non solo diffusione, ma anche correnti oceaniche e moti convettivi su scala gigantesca, come il cosiddetto ”nastro trasportatore” o la caduta di detriti che vengono poi degradati ad una certa profondità).
L’anidride carbonica penetra velocemente nella parte superiore dell’oceano, modificandone velocemente il pH, ma poi, più in basso dove vento e onde non ci sono il processo è molto più lento; quindi la variazione di pH stimata in superficie probabilmente non corrisponde a quella presente a maggiore profondità, dove fra l’altro la temperatura e la pressione sono diverse e di conseguenza la solubilità del gas è diversa.

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Secondo le conoscenze attuali la distribuzione attuale della CO₂ in oceano varia con la zona e con la profondità, mostrando una specie di massimo verso i 400-800 metri; inoltre essa ha oscillato in sincrono con le glaciazioni, ed è diminuita negli ultimi 30 milioni di anni.
Potremmo, in modo molto grossolano, stimare che grazie a questi complessi meccanismi di trasporto solo un volume di oceano pari a 929/2.600=0,36 , quindi il 36% circa è stato influenzato finora da questo meccanismo di acidificazione, una profondità corrispondente a circa il 36% di quella media del mare che è di circa 4.200 metri, ossia circa 1.500 metri.
Possiamo facilmente comprendere come nella realtà il volume influenzato potrebbe essere superiore se accettassimo che l’effetto diminuisca con la profondità. Possiamo aspettarci anche che con il tempo l’effetto aumenti incrementando anche le conseguenze biologiche del processo.

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Testo di Claudio Della Volpe

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(1) E’ interessante notare che l’incremento percentuale della CO₂ ha modificato il peso molecolare medio dell’aria, perché la CO₂ pesa più della media degli altri gas. Il peso è cresciuto rispetto a quello riportato nella maggior parte dei libri, ma non è facile misurarlo, perché la variazione è sulla seconda decimale (per la precisione 28,98 rispetto a 28,96). Questo è un altro effetto dell’incremento della CO₂atmosferica; le percentuali riportate in questa pagina sono errate rispetto a quelle aggiornate di UIGI o di Wikipedia. Se fate una piccola ricerca, vedrete che è vero per molte altre pagine web e di libri: riportano ancora una concentrazione pre-industriale di CO₂, generalmente indicata come 0,03% invece dello 0,0390%, con conseguenti variazioni anche delle altre. Ho usato un valore intermedio nei calcoli che comunque non vengono modificati in modo sostanziale.

Fonte