Scienze della Terra per le superiori/Bilancio termico ed effetto serra


L'effetto serra è un fenomeno naturale che serve per permettere la vita nei pianeti (Terra, Marte e Venere) o satelliti (Titano) con un'atmosfera e annualmente viene calcolata la temperatura media tramite il bilancio termico, ovvero la differenza tra le radiazioni Solari che arrivano nella Terra e quella riemessa dal nostro pianeta nello spazio.

DescrizioneModifica

 
Effetto serra

L'effetto serra è un fenomeno naturale che serve per permettere la vita nei pianeti (Terra, Marte e Venere) o satelliti (Titano) con un'atmosfera. I responsabili di questo effetto di riscaldamento terrestre sono appunto i gas serra, che sono soprattutto anidride carbonica (CO2), metano (CH4), ozono (O3) (c'è una strato molto spesso di questo gas che ci protegge ulteriormente) e vapore acqueo. La funzione di questo fenomeno è quella di filtrare i raggi solari che arrivano sulla Terra, intrappolando all'interno dell'atmosfera le radiazioni utili per scaldare il pianeta e renderlo ospitabile, e respingendo i raggi nocivi per la nostra salute. Quando la luce del Sole colpisce l'atmosfera della Terra una piccola parte viene riflessa dai gas e dispersa nello spazio, mentre la maggior parte l'attraversa, colpisce la superficie terrestre e viene assorbita dalla terra. Successivamente viene liberata verso l'alto sotto forma di raggi infrarossi (IF), cioè di calore. Una parte dei raggi viene dispersa nello spazio, mentre un'altra parte, grazie ai gas serra, rimane nell'atmosfera e ritorna verso la crosta terrestre, riscaldando la temperatura media della Terra.

Ci sono due tipologie di effetto serra:

L'effetto serra naturale: è il sistema regolativo della temperatura sulla terra. E' un sistema indispensabile per la vita sulla terra in quanto alzi la temperatura media del pianeta e eviti che tutto si ghiacci, ed è completamente naturale, poiché uno dei gas serra più importanti, la CO2, è prodotto e rilasciato dalle piante e dal vulcanismo.

L'effetto serra antropico: questo tipo di effetto serra è provocato esclusivamente dalle attività degli umani, in particolare nell'ultimo secolo con l'introduzione dell'industria e dei trasporti, e consiste nell'aumento eccessivo dei gas serra nell'atmosfera, in particolare anidride carbonica e metano. Questi provocano così un generale aumento della temperatura, e di conseguenza il surriscaldamento globale, letale anche per gli stessi umani, il quale si manifesta nel cambiamento climatico, quindi nello scioglimento dei ghiacci ai poli e in frequenti, inaspettati e violenti fenomeni atmosferici, come allagamenti e incendi in tutto il mondo.

Bilancio termicoModifica

Il bilancio termico è la differenza tra le radiazioni Solari che arrivano nella Terra e quella riemessa dal nostro pianeta nello spazio, regolato dall'atmosfera. Il Sole produce costantemente una grande quantità di energia sotto forma di onde elettromagnetiche. Alla Terra, però, provengono solo una porzione molto piccola, e sono onde corte. Infine le onde corte giungono al limite superiore dell'atmosfera e vanno in contro a destini differenti:

  • 1/3 è riflesso nello spazio
  • 1/5 è assorbito dall'atmosfera
  • 1/2 è assorbito dal globo terracqueo

Però il sistema Terra-atmosfera non si riscalda di più col passare del tempo ma la stessa quantità di energia che giunge alla Terra viene riemessa sotto forma di calore.

La differenza tra radiazione in entrata (Solare) e quella in uscita (Terrestre) è il bilancio termico globale.

 
radiazione solare

La maggior parte delle radiazioni solari vengono assorbite dai tropici, a causa dell'inclinazione dell'asse Terrestre, e di conseguenza i poli ricevono meno energia. Questa differenza tra la quantità di energia ricevuta dai poli ed equatore crea uno sbilancio termico che è la base della circolazione termica generale.

Radiazioni terrestriModifica

Anche la superficie terrestre e l'atmosfera che la circonda emanano radiazioni termiche infrarosse (percepite come calore), che hanno una lunghezza d'onda maggiore rispetto a quelle del sole. Le radiazioni termiche sono emesse in proporzione alla quarta potenza del corpo che irraggia, che significa all'aumentare della temperatura della superficie terrestre la quantità di calore emesso aumenta velocemente.

Il ruolo dell'atmosferaModifica

L'atmosfera ha un ruolo molto importante nel bilancio termico perché se non fosse per le sue proprietà di equilibrare le radiazioni incidenti e riflessive, più radiazione assorbita e riemessa nell'infrarosso dalla superficie terrestre, porterebbe a una temperatura superficiale di 18 °C. Anche i gas presenti nell'atmosfera, in particolare il vapore acqueo e l'anidride carbonica, assorbono e riemettono parte delle radiazioni infrarosse della superficie, effettivamente intrappolando parte del calore (questo fenomeno è l'effetto serra). Anche calcoli della temperatura superficiale possono mostrare risultati molto diversi se non si tiene conto del ciclo idrologico.

Altri fattori relativi alla temperaturaModifica

Esistono anche altri fattori che determinano l'effetto serra e a sua volta la temperatura terrestre. Possiamo suddividerli principalmente in due gruppi quelli locali (poiché relativi ad una determinata zona) e globali, infine possiamo inoltre dividerli in fenomeni di lunga durata (ore, giorni, settimane) e di breve durata (anni, decenni...). Quelli locali sono ad esempio: piogge, venti o annuvolamenti mentre quelli globali possono essere: alta o bassa pressione o correnti d'aria o oceaniche. Ad esempio l'evaporazione provoca un aumento della temperatura perché l'aria umida trattiene maggiormente il calore rispetto all'aria secca. Un altro esempio sono le correnti oceaniche, causate o dai venti o da radiazioni solari, che condizionano molto il clima. La temperatura dell'aria inoltre è dovuta a vari fattori tra cui:

- l'inclinazione dei raggi solari, che più sono inclinati tanto più grande è la superficie che possono riscaldare.

- distribuzione delle terre emerse e dei mari, perché ad esempio il mare e con lui le correnti oceaniche possono provocare aumenti e diminuzioni della temperatura costiera.

 
Immagine relativa alle correnti oceaniche nel mondo

- la copertura vegetale che assorbe grandi quantità di energia solare.

- le stagioni poiché determinano l'inclinazione dei raggi solari.

- l'ora del giorno che come sappiamo la temperatura raggiunge l'apice a mezzogiorno.

- la copertura nuvolosa poiché maggiore è l'intensità minore sarà l'intensità dei raggi solari.

- la copertura nevosa che riflette le radiazioni solari.

- i venti influiscono sulla temperatura dell'aria perché favorisce il ricircolo dell'aria contrastando l'innalzamento o l'abbassamento della temperatura.

Tutti questi fattori vanno ad incidere sulla temperatura terrestre ma sono meno rilevanti rispetto all'effetto serra senza il quale la temperatura terrestre sarebbe costantemente sotto i -20°C. Possiamo inoltre osservare che alcuni dei fattori sopra elencati dipendono molto dalla zona infatti all'equatore la temperatura sarà maggiore rispetto ai poli proprio per il fatto dell'inclinazione dei raggi solari.

Bilancio termico globaleModifica

 
Immagine relativa alla temperatura mondiale

Il bilancio termico globale è la differenza tra le radiazioni che arrivano sul nostro pianeta dal sole e le radiazioni emesse dal nostro pianeta verso lo spazio. L'asse di rotazione della terra è quasi perpendicolare al piano dell'orbita intorno al sole perciò la maggior parte dell'energia radiante proveniente dal sole viene assorbita nei tropici. Le regioni polari perciò ricevono in media meno energia dal Sole di quelle equatoriali.

Il bilancio termico globale è in aumento, le temperature medie sono in crescita costante , hanno subito un aumento importante annuo soprattutto dagli anni 60. I modelli più recenti dicono che le temperature sono più in aumento rispetto al modello del 2015, dove era stato negoziato l'accordo di Parigi sul clima. Se non interveniamo, l'aumento sarà sempre di più e la temperatura in acqua sarà 6 volte maggiore.In questo caso, le conseguenze per il pianeta sarebbero catastrofiche.

La buona notizia è che gli interventi promessi dall'accordo di Parigi potrebbero comunque rivelarsi efficaci. Se le emissioni di gas serra diminuiranno come stabilito si calcola che sarà possibile dimezzare l’accumulo di energia nelle acque, abbastanza per centrare comunque l’obbiettivo, e limitare l’aumento medio della temperatura al di sotto dei due gradi centigradi. Che gli interventi vengano messi realmente in campo, purtroppo, resta però ancora tutto da vedere.

Collegamenti esterniModifica

https://www.repubblica.it/ambiente/2019/01/12/news/gli_oceani_si_riscaldano_sempre_piu_velocemente-216413783

http://www.treccani.it/enciclopedia/bilancio-termico-globale_%28Enciclopedia-della-Scienza-e-della-Tecnica%29/

http://www.villasmunta.it/oceanografia/Non_pubblicabili/correnti_oceaniche.htm

https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_serra

https://it.wikipedia.org/wiki/Temperatura_dell%27aria         

https://www.ecoage.it/effetto-serra.htm