Quando si sentono le parole "gas serra, " la maggior parte delle persone pensa immediatamente all'anidride carbonica. Questo è infatti il ​​gas serra che sta attualmente producendo il maggiore impatto sul clima in rapida evoluzione della Terra. Ma è lungi dall'essere l'unico a lasciare il segno, e per mitigare il cambiamento climatico è importante poter confrontare gli effetti dei vari gas che contribuiscono al riscaldamento del pianeta.

Ma non è facile da fare.

I gas serra variano non solo nelle loro fonti e nelle misure necessarie per controllarli, ma anche in quanto intensamente intrappolano il calore solare, quanto tempo durano una volta che sono nell'atmosfera, e come reagiscono con altri gas e alla fine vengono eliminati dall'aria. Le differenze rendono impossibile fare proprio ciò che ricercatori e responsabili politici desiderano di più:trovare un semplice fattore di conversione per consentire confronti esatti tra di loro.

Diamo un'occhiata al caso più estremo:i clorofluorocarburi (CFC). Rispetto all'anidride carbonica, I CFC possono produrre più di 10, 000 volte più riscaldamento, Libra per libra, una volta che sono in aria. Fortunatamente, I CFC sono stati banditi da un accordo internazionale chiamato Protocollo di Montreal nel 1987, non a causa del loro drammatico potenziale di riscaldamento, sebbene questo fosse un motivo secondario riconosciuto all'epoca, ma poiché si è scoperto che sono la causa principale della rapida escalation della distruzione dello strato di ozono terrestre, che protegge il pianeta da pericolosi, livelli cancerogeni di radiazioni ultraviolette.

Fuori dall'immagine

I CFC "sarebbero ormai un attore importante" nel contribuire al riscaldamento globale se non fossero stati eliminati gradualmente, dice Susan Salomone, l'Ellen Swallow Richards Professore di Chimica Atmosferica e Scienze del Clima al MIT. Da adesso, se fossero ancora utilizzati alla stessa velocità di prima dell'eliminazione graduale, I CFC contribuirebbero per circa un terzo all'effetto serra della Terra quanto l'anidride carbonica, che rimane di gran lunga il maggior contributore, lei dice.

Per confronto, lei dice, il Protocollo di Kyoto (ora superato dall'Accordo di Parigi del 2015), che ha richiesto una serie di misure per ridurre le emissioni di gas serra in tutto il mondo, prodotto una riduzione totale di circa 2 gigatonnellate di emissioni "equivalente di carbonio" all'anno, mentre l'eliminazione graduale dei CFC ha già eliminato cinque volte tanto, circa 10 gigatonnellate di carbonio equivalente all'anno.

Oggi, il secondo produttore di effetti serra causati dall'uomo è il metano, il principale costituente del gas naturale. Quando inizialmente rilasciato, il metano è circa 100 volte più potente dell'anidride carbonica, ma la sua vita nell'atmosfera è molto più breve, circa un decennio, a differenza del tempo di permanenza dell'anidride carbonica di secoli. Se mediato su un periodo di 20 anni, l'"equivalenza del gas serra" del metano è circa 72 volte quella dell'anidride carbonica, ma se guardato su una scala temporale di 100 anni, tale equivalenza scende a sole 25 volte.

Il metano proviene da più fonti, alcuni dei quali sono relativamente difficili da misurare. Per esempio, perdite da pozzi di gas naturale, impianti di stoccaggio, e sistemi di distribuzione è una fonte significativa. Ma poiché tali perdite sono molto variabili e dipendono da fattori come metodi di costruzione e sistemi di manutenzione per le infrastrutture, che in alcuni casi sono informazioni proprietarie, c'è stata una grande controversia sull'entità di tali perdite. Altre fonti, come le emissioni legate alle zone umide, deforestazione, e bestiame, sono difficili da misurare con precisione.

Contabilità per le dinamiche

Jessika Trancik, l'Atlantic Richfield Career Development Associate Professor in Energy Studies presso l'Institute for Data del MIT, Sistemi, e società, afferma che a causa delle dinamiche molto diverse del metano nell'atmosfera rispetto all'anidride carbonica, può essere fuorviante fare affidamento sui convenzionali confronti a fattore singolo che vengono spesso utilizzati. Anziché, lei e i suoi collaboratori hanno suggerito in un documento di ricerca del 2014 - e ulteriormente ampliato l'idea nel 2016 - che dovrebbe essere utilizzata una misura degli effetti relativi di diversi gas basata su specifici obiettivi di mitigazione del clima, ad esempio dove l'orizzonte temporale per il confronto si basa su uno specifico obiettivo di stabilizzazione.

Il modo usuale per confrontare i gas serra è attraverso un singolo fattore di conversione, chiamato potenziale di riscaldamento globale, che utilizza un orizzonte temporale di 100 anni scelto in modo alquanto arbitrario. Per il metano, questo è di solito dato come un fattore di 25 (cioè, il metano è 25 volte più potente dell'anidride carbonica). Ma Trancik suggerisce che è più significativo utilizzare "metriche ispirate all'obiettivo, " che incorporano i diversi tempi di residenza dei diversi gas in un arco di tempo che dipende da quando si verificano le emissioni rispetto a un obiettivo di mitigazione:un impatto climatico istantaneo (ICI) e un impatto climatico cumulativo (CCI). Dice che quanto peso dare i diversi fattori "si riduce a quanto ti interessa il tasso di cambiamento a breve termine, in contrasto con lo stato di equilibrio" in cui il clima alla fine si sistemerà, che potrebbe non essere raggiunto per secoli.

La ricerca di Solomon ha recentemente dimostrato che alcuni degli effetti dei gas serra possono persistere per secoli, anche dopo che i gas che hanno inizialmente innescato quei cambiamenti non vengono più emessi. Nello specifico, l'espansione dell'acqua mentre si riscalda, combinato con lo scioglimento dei ghiacci polari e glaciali, può portare a un significativo innalzamento del livello del mare che durerebbe per secoli anche se tutte le nuove emissioni di gas serra venissero fermate del tutto. Questo perché questi gas rimarranno nell'atmosfera e continueranno a intrappolare il calore molto tempo dopo che le loro fonti sono state eliminate, un fatto che a volte viene trascurato nelle discussioni sulla mitigazione del cambiamento climatico. Se tutte le emissioni di anidride carbonica fossero eliminate entro il 2050, Salomone e i suoi coautori hanno scoperto, ben la metà delle emissioni sarebbe ancora nell'aria 750 anni dopo, e ancora riscaldando il pianeta.

"Non c'è dubbio che l'anidride carbonica sia il maggior contributore al cambiamento climatico causato dall'uomo, "Trancik dice, "Quindi questo è il grande obiettivo degli sforzi di mitigazione. Ma ce ne sono molti altri che sono anche significativi. Queste emissioni non di anidride carbonica spesso provengono da una sorta di perdita nel sistema di approvvigionamento, a differenza delle emissioni dirette di anidride carbonica che risultano dalla combustione di combustibili fossili contenenti carbonio. Ci sono opportunità per pulire questi sistemi per ridurre le perdite, anche se non è sempre facile".

Anche, lei dice, "C'è una sfida nel comprendere la vita atmosferica di tutti questi gas serra e come la forzatura radiativa cambia al variare della concentrazione. Ci sono effetti interattivi che cambiano l'efficienza radiativa di tutti questi gas".

I gas non sono gli unici responsabili dell'effetto serra:il black carbon, altrimenti noto come fuliggine, così come qualche altro particolato può anche svolgere un ruolo. Ma tali materiali hanno tempi di residenza ancora più brevi, in genere solo giorni o settimane, poiché tendono ad essere espulsi dall'aria dalla successiva pioggia.

Il che ci porta al più grande gas serra di tutti:il vapore acqueo. Non c'è dubbio che il vapore acqueo sia responsabile di un maggiore riscaldamento dell'effetto serra rispetto a qualsiasi altro costituente atmosferico. Ma il comportamento del vapore acqueo dipende dal clima, quindi non è un motore del cambiamento climatico ma piuttosto un feedback amplificante, poiché il ciclo dell'acqua è una parte costante della circolazione atmosferica. Quando l'aria si fa più calda, può contenere più vapore acqueo, quindi un clima più caldo porta a più vapore nell'aria, fornendo un effetto di feedback e potenzialmente portando a cambiamenti drammatici nei modelli di pioggia. Ma, il vapore acqueo rimane solo fino alla prossima pioggia. "Il vapore acqueo è schiavo del sistema climatico, non è un maestro, "dice Salomone.

Quindi, quando si tratta di cambiare il clima del pianeta, l'anidride carbonica è davvero il fattore numero uno e lo sarà per il prossimo futuro, anche se tutte le emissioni dovessero cessare proprio ora. Gran parte dell'anidride carbonica emessa nel corso dell'ultimo secolo sarà ancora lì per secoli, e continuerà a riscaldare il pianeta ea causare l'innalzamento del livello del mare. "Parte della nostra anidride carbonica sarà ancora lì in 1, 000 anni, " dice Salomone. Quindi per tutti gli scopi pratici, lei dice, su scala temporale umana, l'anidride carbonica emessa nell'aria porta "all'irreversibilità del riscaldamento indotto dall'anidride carbonica".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.