Quasi la metà dell'anidride carbonica che l'uomo rilascia nell'ambiente è assorbita dagli oceani del mondo e dalla biosfera terrestre. In questo modo, i gas serra sono parzialmente estratti dall'atmosfera, che allevia il processo di riscaldamento globale. Ma la terra e i mari saranno in grado di continuare a immagazzinare anidride carbonica in futuro? I ricercatori non sono sicuri. Cambiamenti nella circolazione oceanica, il disboscamento e le reazioni allo stress nelle foreste potrebbero ridurre la loro capacità di agire come serbatoi di carbonio.
Sulla terra, piante e alberi assorbono anidride carbonica (CO2) attraverso la fotosintesi. Il carbonio poi ritorna al suolo sotto forma di materia vegetale, per questo ne vengono immagazzinate grandi quantità. Quando il clima si riscalda, però, i terreni possono emettere nuovamente questo carbonio immagazzinato mediante decomposizione microbica. I ricercatori stanno cercando di scoprire quale processo prenderà il sopravvento in futuro e la Svizzera è uno dei siti per le loro analisi.
Terriccio alberato
Quanto carbonio c'è nel terreno, e come potrebbe cambiare? Frank Hagedorn ha sede presso l'Istituto Federale Svizzero per la Foresta, Ricerca sulla neve e sul paesaggio (WSL) a Birmensdorf, ed è stato impegnato in numerosi progetti per trovare le risposte. È il terriccio che è decisivo, perché contiene carbonio che può essere scomposto particolarmente facilmente. In uno dei loro progetti, Il team di Hagedorn è stato in grado di dimostrare che questo processo di degrado è particolarmente rilevante nelle aree intorno alla linea degli alberi. Hanno risciacquato un ecosistema con CO2 al limite degli alberi sopra Davos, marcandolo con speciali isotopi di carbonio in modo da poter tracciare come sono cambiati i cicli dei materiali. I suoli degli ecosistemi alpini sono particolarmente ricchi di carbonio, ed è emerso che possono emettere una quantità corrispondentemente grande di CO2 quando la temperatura aumenta. Questo processo è già iniziato a causa del cambiamento climatico causato dall'uomo.
Per poter trarre conclusioni sugli assorbitori di CO2 su scala europea o mondiale, i ricercatori hanno bisogno di misurazioni standardizzate. Questi possono poi essere estrapolati per aree geografiche più ampie, utilizzando modelli informatici. Nel progetto del consorzio europeo "ICOS Research Infrastructure", gli strumenti di misura e l'elaborazione dei dati sono in corso di standardizzazione. Il progetto è iniziato ufficialmente nel 2015 e Nina Buchmann dell'ETH di Zurigo ne coordina la parte svizzera ("ICOS-CH"). Qui in Svizzera partecipano due punti di misurazione, lei dice:uno in un bosco di abeti, anche vicino a Davos, e uno alla stazione di ricerca Jungfraujoch.
Foreste inaffidabili
Molti anni di misurazioni hanno già dimostrato che le foreste assorbono molta CO2. Nelle foreste fuori Davos, I flussi di CO2 sono stati effettivamente misurati già nel 1997, anche se allora si usavano altri strumenti, dice Buchmann. "L'ecosistema è stato un dissipatore di CO2 per tutto il tempo", lei dice. Lo stesso non vale per tutte le foreste della Svizzera, però. Aree ripiantate, Per esempio, può essere una fonte di CO2 all'inizio, perché il terreno lì perde molto carbonio. Questo cambia solo quando gli alberi sono più grandi e la foresta si è stabilizzata, a quel punto diventa un dissipatore di CO2. Più vecchia è la foresta, però, meno carbonio si trova nel suolo, e più si trova nel legno e nelle foglie degli alberi. Ciò è stato dimostrato dal Programma nazionale di ricerca 68 "Uso sostenibile del suolo come risorsa" (PNR 68).
Ma in futuro le foreste immagazzineranno anche CO2? Buchmann vede due fattori fondamentali di incertezza:il cambiamento climatico e lo sfruttamento delle foreste. La funzione di immagazzinamento di una foresta può essere compromessa da siccità, da cambiamenti nel modo in cui viene utilizzato, e dai cambiamenti nell'area che copre.
Tuttavia, le foreste non sono l'unica fonte di incertezza, né il più grande fattore di questo tipo. Molti ricercatori, compresi quelli di Agroscope (il Centro Federale Svizzero di Eccellenza per la Ricerca Agraria), sono preoccupati per la riduzione del terriccio a causa dell'uso agricolo. In termini globali, però, le aree terrestri più sensibili con pozzi naturali di carbonio si trovano nell'estremo nord. Il metano è un gas serra particolarmente potente che viene emesso dal suolo del permafrost mentre si riscalda. Secondo Hagedorn, la quantità emessa dipende principalmente dal riscaldamento del terreno in condizioni umide o secche. Maggiore è l'umidità, maggiore è la quantità di metano che viene rilasciato; quando le condizioni sono più secche, viene emessa più CO2.
Spedizione nell'Oceano Antartico
Gli oceani assorbono anche enormi quantità di CO2. Attualmente, il più importante pozzo marino di CO2 è l'Oceano Australe che si estende intorno all'Antartide. A dicembre 2016, lo Swiss Polar Institute (coordinato dall'EPFL) ha intrapreso un viaggio di ricerca nell'Oceano Antartico nell'ambito della spedizione internazionale di circumnavigazione antartica (ACE).
Uno dei progetti della spedizione è dedicato allo studio del fitoplancton, perché la sua fotosintesi svolge un ruolo significativo nella capacità di assorbimento della CO2 dell'Oceano Antartico. Quando queste alghe muoiono, affondano nel fondo dell'oceano, portando con sé il carbonio. Samuel Jaccard dell'Oeschger Center for Climate Change Research dell'Università di Berna è uno dei ricercatori partecipanti. Durante la spedizione, il team vuole recuperare campioni di acqua di mare da diverse profondità fino a 1, 500 metri. Porteranno questi campioni in superficie in bottiglie e poi li sottoporranno a test geochimici in laboratorio. I dati che sperano di ottenere dovrebbero spiegare come il carbonio viene consegnato alle profondità oceaniche, e quanto velocemente questo si verifica.
La quantità di CO2 assorbita dall'Oceano Antartico dipende anche dal vento che spinge le correnti oceaniche. L'acqua fredda è buona per immagazzinare CO2, ma in passato, freddo, le acque profonde ricche di CO2 sono state portate in superficie da specifiche condizioni del vento, ed è in superficie che le temperature sono più calde. Di conseguenza, l'Oceano Antartico ha rilasciato CO2 nell'atmosfera. Ma non sappiamo quasi nulla delle fluttuazioni naturali dei movimenti del vento. Per determinare quando l'Oceano Antartico ha assorbito e rilasciato CO2 in passato, un ulteriore progetto ACE sta cercando di ricostruire i movimenti del vento passati. Il direttore del Centro Oeschger, Martin Grosjean, sta partecipando a questo progetto.
Il modo in cui soffiava il vento
Durante il loro viaggio di ricerca, I partner del progetto di Grosjean triveranno su diverse isole sub-antartiche per raccogliere sedimenti dai laghi. Questi verranno successivamente analizzati in laboratorio da Grosjean e altri. Le alghe che un tempo vivevano in questi laghi si trovano oggi fossilizzate in questo sedimento, e possono fornirci informazioni sull'intensità del vento durante il periodo dell'Olocene.
Ricostruire questi venti significa trarre conclusioni complesse dai dati. Il contenuto di sale dei laghi dell'isola è influenzato dall'intensità del vento, Per esempio. I venti forti spingono più spruzzi nell'aria e più sale nei laghi rispetto ai venti più leggeri. Questo ha un impatto sulle alghe, come spiega Grosjean:"Le alghe variano nella loro sensibilità al sale". Quindi la composizione in specie delle alghe nei sedimenti può consentire ai ricercatori di determinare l'ex contenuto di sale del lago, e quindi anche la forza dei venti in quel momento.
Negli ultimi anni, dice Grosjean, il vento è diventato più intenso intorno all'Antartico. Nessuno sa ancora perché questo sia successo. Potrebbe essere il risultato del buco nello strato di ozono, oppure potrebbe essere collegato al riscaldamento globale. Quindi è anche difficile fare previsioni su quanta CO2 l'Oceano Antartico sarà in grado di immagazzinare in futuro.
lo stesso, diversi studi hanno già dimostrato che negli ultimi anni è stata assorbita un po' più di CO2 rispetto a prima. Lo stesso vale per la biosfera terrestre. Ma non possiamo fare affidamento sul fatto che questa tendenza continui. Per stimare il pericolo di cessazione dell'assorbimento di CO2, i cicli dei materiali devono essere studiati con maggiore precisione, sia a terra che in mare.
