Estate 2013: caldo sul ghiaccio

Segnalato da Marco Pagani su Ecoblog, vi rigiro uno studio finlandese sulle variazioni di albedo a carico dei ghiacci del Mare Artico. Qui l’abstract, che cito testualmente: “…we present an analysis of observed changes in the mean albedo of the Arctic sea-ice zone using a data set consisting of 28 years of homogenized satellite data. Along with the albedo reduction resulting from the well-known loss of late-summer sea-ice cover, we show that the mean albedo of the remaining Arctic sea-ice zone is decreasing. The change per decade in the mean August sea-ice zone albedo is −0.029±0.011. All albedo trends, except for the sea-ice zone in May, are significant with a 99% confidence interval….”.

In tre decenni, una perdita media stimata di -0,029 · 3 = −0,087. Posto che l’albedo di una superficie varia da 0 (completo assorbimento della radiazione incidente) ad 1 (completa riflessione), questo valore implica che, rispetto a trent’anni fa, ci ritroviamo oggi durante l’estate artica a dover smaltire calore extra a livello mare per un 8,7 % del totale della radiazione incidente. Che non è poco; la perdita assoluta di albedo associata al fenomeno, ovviamente già non unitaria in condizioni normali, risulta essere di un -15%. Ben poco impressionante, vero? Ci ritroviamo ad avere tra le mani uno zero virgola qualcosa di calore di troppo, frazione di una quantità in partenza bassa: ovvio, visto che la radiazione solare disponibile alle alte latitudini può essere decorosa in estate, ma praticamente inesistente in inverno.

Prima di archiviare la vicenda come un qualcosa di irrilevante, poniamoci la fatidica domanda: ma quanto è grande in termini dimensionali questa produzione di calore in eccesso da smaltire? Numericamente di cosa parliamo? Per capirlo, occorre qualche altro dato. Partiamo dalla radiazione incidente: ci vuole un sito che la indichi, almeno sommariamente. Tra i mille a disposizione, ho trovato questo: il villaggio groenlandese di Ilulissat, sperduto avamposto a quasi 70° N, dispone di un irraggiamento giornaliero di 5,34 kWh/mq a luglio, e 3,73 kWh/mq ad agosto. Notate che gli apporti di energia registrati lassù in estate sono elevati quasi quanto quelli che otteniamo alla latitudine di Bologna, per il semplice fatto che il sole, pur basso sull’orizzonte, non tramonta praticamente mai. L’irraggiamento estivo ai poli non è molto diverso da quello registrato alle basse latitudini: la differenza si produce invece nelle stagioni intermedie ed in inverno, come ricordato per via grafica anche qui e qui. E questo fatto ci semplifica la vita, permettendoci di considerare una insolazione estiva relativamente omogenea tra i 60 – 70° N di latitudine ed il polo nord vero e proprio, e senza commettere errori davvero esagerati. I ricordi di scuola che riaffiorano: che nostalgia!

Mettiamo di considerare ora una media di irraggiamento di circa 4,54 kWh/mq per giornata: una “mucca sferica” accettabile in dimensione per le giornate a cavallo tra luglio ed agosto. Ora, stando alle variazioni di albedo nel trentennio appena citate ci ritroveremmo con una quantità di calore in eccesso a livello mare che vale circa 4,54 · 0,087 = 0,395 kWh/mq ogni giorno, almeno in estate. Una quantità di calore che va smaltita, e che comunque farà fondere altro ghiaccio: sia marino che continentale. Ancora una volta, 0,395 kWh/mq non è molta roba in apparenza. A quanto può ammontare però la potenza termica in eccesso su una grande superficie, tipo l’intera regione artica? O meglio, l’area del ghiaccio marino: di cui possiamo osservare l’estensione misurata dal NSIDC. Nella seconda parte dell’estate, tra luglio ed agosto, il ghiaccio marino artico si estende di norma su una superficie di circa 8 milioni di kmq. O almeno così dovrebbe essere, anche se negli ultimi anni è andata purtroppo ben peggio. Impiegando questa superficie, e spalmando il calore in eccesso sulle 24 ore, otterremo un output di potenza del tipo (0,395 [kWh/mq] / 24 [h]) · 8 · 10^12 [mq]. Nel complesso, all’incirca 131.666.666.667 [kW]. O più in breve 131,6 [TW]; come dire, un centinaio e passa di terawatt in ordine di grandezza.

Per farci una idea di cosa siano 130 e rotti terawatt continuativi, potremmo ragionare sul fatto che nel 2012 la produzione elettrica totale nel mondo è stata pari a 22.504 TWh (secondo BP). Un output medio orario di circa 2,57 TW. Due virgola cinquantasette. Che ai 131,6 TW connessi al riscaldamento per perdita di albedo del ghiaccio artico non si avvicina nemmeno, neanche a considerare le perdite di conversione delle centrali.  Oggettivamente, 130 TW è una potenza mostruosa, e non è una buona cosa trovarsela tra i piedi; non è nemmeno buona cosa pensare di dover affrontare ulteriori peggioramenti. Non c’è più molto spazio per manovrare.

Altro termine di paragone: la domanda primaria di energia globale. La stima di BP è di circa 12.477 milioni di TEP, che per combustione equivarrebbero a 12,477 · 10^9 [TEP] · 42 · 10^9 [J/TEP] / 3,6 · 10^6 [J/kWh] = 1,4557 · 10^14 [kWh], ovviamente termici. Questo almeno stando al potere calorifico medio proposto da quelli di BP per la tonnellata di petrolio standard; è tanta roba. Spalmando questa quantità sulle 8760 ore di un anno normale, otteniamo una potenza termica continuativa di 16.617.000.000 kW. Appena 16,6 TW, e mettendo nel falò tutto quello che abbiamo bruciato noi umani sul pianeta nell’anno 2012. Nemmeno stavolta siamo riusciti ad avvicinarci alla potenza mostruosa ipotizzabile per gli effetti di perdita di albedo del ghiaccio marino.

Per i più anziani, un ultimo ed iconico termine di paragone potrebbe essere rappresentato dalle armi nucleari. Storicamente l’energia sviluppata nei test di armi atomiche di vario genere pare ammontare a circa 2.135.000 TJ, un buon mezzo miliardo equivalente di tonnellate di tritolo; in enciclopedia qualche dato riassuntivo. Sappiamo bene tutti quanti che in questo genere di test non si è badato a sprechi. Posto che questa energia equivarrebbe a circa 5,93 · 10^11 kWh, potremmo supporre di avere introdotto nell’Artico calore extra equivalente per perdita di albedo in appena quattro ore e mezza. Giusto per capire bene che in un certo qual modo, da quelle parti, gli effetti dei mutamenti del clima sono ormai in grado di far impallidire perfino una grandinata di bombe all’idrogeno. A qualche burlone negli anni ’60 era davvero balzata in testa l’idea di usare una partita di bombe H per rompere la banchisa ed accelerare la creazione di rotte commerciali nell’Artico. Alla fine pare che tutto questo stia accadendo davvero, ma a sciogliere il ghiaccio sono energie ben maggiori – e di ben altra natura.

La risposta standard a questi divertenti esercizi di aritmetica, ad occhio e croce, sarà probabilmente del tipo “le energie movimentate dagli esseri umani sono irrilevanti all’interno del bilancio della natura: siamo certamente innocenti“. Certamente, in termini di confronto dimensionale. Ma siamo innocenti anche a livello logico / causale? Cosa pensereste di un tizio che ha acceso un fiammifero e lo ha tirato in un pagliaio? L’energia liberata dal fiammifero è piccola se confrontata con quella connessa all’incendio, ma quale giudice lo manderebbe assolto davanti a simili considerazioni? Stiamo voltando le spalle al fuoco, rallegrati dalla dimensione minuscola del fiammifero che abbiamo appena acceso e lanciato. Ad un certo punto, anche se magari vorremo comunque assolvere noi stessi da qualsiasi genere di responsabilità, dovremo pure girarci verso l’incendio e preoccuparcene: sperabilmente prima che ci incenerisca. Buon ferragosto.

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5 risposte a Estate 2013: caldo sul ghiaccio

  1. sesto rasi ha detto:

    proseguendo con le comparazioni esemplificative:
    con quella potenza sciogli ghiaccio che:
    1) in un’ora equivale all’acqua mare (1 miliardo m3) pompata in uno dei principali siti industriali italiani per il raffreddamento di buona parte degli impianti (una raffineria, due petrolchimici, una centrale)

    2) distribuito su tutta la superficie acquea terrestre, ne provoca un innalzamento di 3 micron/ora (vado per ordini di grandezza, non ha senso essere più precisi). Insomma 25 mm/anno. Bisognerebbe vedere i meccanismi di retroazione, ma può non essere poco.

  2. sesto rasi ha detto:

    pompata per il raffreddamento in un anno (mi è scappato).

  3. fausto ha detto:

    Con autoironia, sono davvero obbligato a citare l’immarcescibile Ingegner Cane: “…numeri che fanno girare la testa….”.

    Il problema è che in questo caso la testa la fanno girare veramente. Si tratta di retroazioni positive enormi che ci pongono sfide serie per il futuro. Nel nostro piccolo faremmo bene a ragionare da subito almeno sulle strategie di adattamento: fare agricoltura, ad esempio, rischia di diventare qualcosa di diverso rispetto ad oggi. Anche la stabilità degli ambienti costieri potrebbe essere minacciata. Sono tutti costi che dovremo imparare a considerare: e come fare, se fingiamo di ignorare la dimensione dei problemi?

  4. Filippo Zuliani ha detto:

    Bel post. Non ho capito pero’ il paragone del fiammifero. O meglio, non ho capito quali sarebbero le origini del cambiamento dell’albedo: uomo o natura?

    • fausto ha detto:

      Questa è una cosa che esula in parte dalle mie possibilità. I miei ricordi di climatologia sono le poche nozioni di paleoclimatologia apprese quindici anni fa. Ci vorrebbe un fisico dell’atmosfera per raccontare l’intera storia.

      La fusione progressiva del ghiaccio – con relativa perdita di volumi, spessori, qualità – origina dal riscaldamento in atto che già conoscete. Quanta parte di esso sia responsabilità dell’uomo è oggetto di disputa. La notizia importante è che, responsabilità a parte, il fenomeno probabilmente si autosostiene: ormai l’energia aggiuntiva connessa allo scadimento qualitativo del manto ghiacciato è davvero tanta. Una retroazione positiva ben avviata.

      Personalmente – è solo una sensazione epidermica – ho il sospetto che avere elevato il tenore in CO2 ai massimi da 600 – 700.000 anni a questa parte possa avere fatto qualche danno. Questo potrebbe essere il fiammifero che cerchiamo. Casomai mi sbagliassi – possibilissimo! – resta il fatto che la fusione dell’Artico è sempre più simile ad un incendio fuori controllo. Ad un certo punto qualcosa faremo, per forza o per scelta: il tempo delle decisioni difficili si avvicina a velocità inattesa, quali che siano.

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