Il effetto serra È un processo naturale in cui l'atmosfera trattiene parte della radiazione infrarossa emessa dalla Terra e quindi la riscalda. Questa radiazione infrarossa proviene dal riscaldamento generato sulla superficie terrestre dalla radiazione solare.
Questo processo si verifica perché la Terra come un corpo opaco assorbe la radiazione solare ed emette calore. Allo stesso tempo, poiché c'è un'atmosfera, il calore non fuoriesce completamente nello spazio..
Parte del calore viene assorbito e riemesso in tutte le direzioni dai gas che compongono l'atmosfera. La Terra mantiene così un certo equilibrio termico che stabilisce una temperatura media di 15 ºC, garantendo un range variabile in cui può svilupparsi la vita..
Il termine "effetto serra" è simile alle serre per la coltivazione di piante in climi in cui la temperatura ambiente è inferiore a quella richiesta. In queste grow house, il tetto in plastica o vetro permette il passaggio della luce solare ma impedisce l'uscita del calore.
Indice articolo
L'effetto serra è fondamentale per la vita sulla Terra, in quanto garantisce il range di temperatura adeguato alla sua esistenza. La maggior parte dei processi biochimici necessari per la vita richiedono temperature comprese tra -18 ° C e 50 ° C..
Nel passato geologico, si sono verificate fluttuazioni nella temperatura media della terra, aumentando o diminuendo. Negli ultimi due secoli c'è stato un processo di aumento sostenuto della temperatura globale.
La differenza è che attualmente il tasso di aumento è particolarmente alto e sembra essere associato all'attività umana. Queste attività generano gas serra che accentuano il fenomeno.
Il processo mediante il quale si produce l'effetto serra ha come elementi principali il Sole, la Terra e i gas atmosferici. Il Sole è la fonte di energia, la Terra il ricevitore di questa energia ed emettitore di calore e gas..
Il Sole emette fondamentalmente radiazioni ad alta energia, cioè corrispondenti alle lunghezze d'onda visibile e ultravioletta dello spettro elettromagnetico. La temperatura di emissione di questa energia raggiunge i 6.000 ºC, ma la maggior parte di essa si dissipa sulla strada verso la Terra.
Del 100% dell'energia solare che raggiunge l'atmosfera, circa il 30% viene riflesso nello spazio (effetto albedo). Il 20% viene assorbito dall'atmosfera, principalmente dalle particelle sospese e dallo strato di ozono, e il restante 50% riscalda la superficie terrestre.
La Terra riflette una parte importante della radiazione solare a causa del suo albedo (tono chiaro o bianco). Questo albedo è dovuto principalmente a nuvole, specchi d'acqua e ghiaccio..
Prendendo in considerazione l'albedo e la distanza dal pianeta al Sole, la temperatura della Terra dovrebbe essere di -18 ºC (temperatura effettiva). La temperatura effettiva si riferisce a ciò che un corpo dovrebbe avere considerando l'albedo e la distanza.
Tuttavia, la temperatura media reale della Terra è di circa 15ºC con una differenza di 33ºC con la temperatura effettiva. In questa marcata differenza tra temperatura effettiva ed effettiva, l'atmosfera gioca un ruolo fondamentale.
La chiave per la temperatura della Terra è la sua atmosfera, se non esistesse il pianeta sarebbe permanentemente congelato. L'atmosfera è trasparente a gran parte della radiazione a onde corte, ma non a gran parte della radiazione a onde lunghe (infrarossi)..
Lasciando passare la radiazione solare, la Terra si riscalda ed emette radiazioni infrarosse (calore), ma l'atmosfera assorbe parte di quel calore. In questo modo, gli strati dell'atmosfera e le nuvole vengono riscaldati ed emettono calore in tutte le direzioni..
Il processo di riscaldamento globale dovuto alla ritenzione atmosferica della radiazione infrarossa è ciò che è noto come effetto serra.
Il nome deriva dalle serre agricole, dove vengono coltivate specie che richiedono una temperatura più elevata rispetto a quella esistente nella zona di produzione. Per questo queste grow house hanno un tetto che permette il passaggio della luce solare ma trattiene il calore emesso..
In questo modo è possibile creare un microclima caldo per quelle specie che lo richiedono nella loro crescita..
Sebbene l'effetto serra sia un processo naturale, viene alterato dall'azione umana (azione antropica). È quindi necessario differenziare le cause naturali del fenomeno e le alterazioni antropiche.
La radiazione elettromagnetica a onde corte (alta energia) del Sole è ciò che riscalda la superficie terrestre. Questo riscaldamento provoca l'emissione di radiazioni a onde lunghe (infrarossi), cioè calore, nell'atmosfera.
Il centro del pianeta è incandescente e genera calore aggiuntivo rispetto a quello causato dall'energia solare. Questo calore viene trasmesso attraverso la crosta terrestre principalmente attraverso vulcani, fumarole, geyser e altre sorgenti calde..
Le proprietà dei gas che compongono l'atmosfera determinano che la radiazione solare raggiunge la Terra e che la radiazione infrarossa viene parzialmente trattenuta. Alcuni gas come il vapore acqueo, CO2 e metano sono particolarmente efficienti nel trattenere il calore atmosferico.
Quei gas che trattengono la radiazione infrarossa dal riscaldamento della superficie terrestre sono chiamati gas serra. Questi gas sono prodotti naturalmente, come la CO2 che è fornita dalla respirazione degli esseri viventi.
Allo stesso modo, gli oceani scambiano grandi quantità di CO2 con l'atmosfera e anche gli incendi naturali contribuiscono con CO2. Gli oceani sono una fonte naturale di altri gas serra come l'ossido di azoto (NOx).
D'altra parte, l'attività microbica nel suolo è anche una fonte di CO2 e NOx. Inoltre, i processi digestivi degli animali apportano grandi quantità di metano all'atmosfera.
L'industria in generale emette calore aggiuntivo nell'atmosfera, oltre a vari gas che influenzano l'effetto serra. Questi gas possono assorbire ed emettere calore (es: CO2) o distruggere lo strato di ozono (es: NOx, CFC e altri).
Grandi concentrazioni di veicoli nelle città sono responsabili della maggior parte della CO2 aggiunta all'atmosfera. Il traffico automobilistico contribuisce per circa il 20% alla CO2 totale generata dalla combustione di combustibili fossili.
La combustione di derivati del carbone, del gas e del petrolio per la produzione di elettricità e riscaldamento contribuisce per quasi il 50% alla CO2.
Insieme, queste attività industriali contribuiscono per quasi il 20% alla CO2 prodotta dalla combustione di combustibili fossili..
Gli incendi boschivi sono causati anche dalle attività umane e ogni anno rilascia nell'atmosfera milioni di tonnellate di gas serra..
L'accumulo di rifiuti ed i processi fermentativi che avvengono, nonché la combustione di detti rifiuti, sono fonte di gas serra..
L'attività agricola contribuisce annualmente all'atmosfera con oltre 3 milioni di tonnellate di gas metano. Tra le colture che contribuiscono maggiormente in questo senso c'è il riso.
Un'altra coltura la cui gestione genera gas serra è la canna da zucchero, poiché viene bruciata prima del raccolto e produce una grande quantità di CO2..
I ruminanti come le mucche consumano erba fibrosa attraverso processi di fermentazione effettuati dai batteri nei loro sistemi digestivi. Questa fermentazione rilascia giornalmente 3 o 4 litri di gas metano nell'atmosfera per ogni animale..
Considerando solo i bovini, si stima un contributo pari al 5% dei gas serra.
L'aumento della temperatura globale che provoca l'aumento dei gas serra, induce una reazione a catena. Aumentando la temperatura degli oceani, aumenta il rilascio di CO2 nell'atmosfera.
Allo stesso modo, lo scioglimento dei poli e il permafrost rilascia CO2 che è stato trattenuto lì. Anche a temperature ambiente più elevate, si verifica una maggiore incidenza di incendi boschivi e viene rilasciata più CO2..
Alcuni gas come il vapore acqueo e la CO2 agiscono nel processo naturale dell'effetto serra. Da parte sua, altri gas partecipano al processo antropico oltre alla CO2..
Il Protocollo di Kyoto contempla le emissioni di sei gas serra, tra cui anidride carbonica (CO2) e metano (CH4). Allo stesso modo, protossido di azoto (N2O), idrofluorocarburo (HFC), idrocarburo perfluorurato (PFC) ed esafluoruro di zolfo (SF6).
Il vapore acqueo è uno dei gas serra più importanti per la sua capacità di assorbire il calore. Tuttavia, l'equilibrio viene generato perché l'acqua allo stato liquido e solido riflette l'energia solare e raffredda la Terra..
L'anidride carbonica è il principale gas serra a lunga durata nell'atmosfera. Questo gas è responsabile dell'82% dell'aumento dell'effetto serra verificatosi negli ultimi decenni.
Nel 2017 l'Organizzazione meteorologica mondiale ha riportato una concentrazione globale di CO2 di 405,5 ppm. Ciò rappresenta un aumento del 146% rispetto ai livelli stimati prima del 1750 (era preindustriale).
Il metano è il secondo gas serra più importante, contribuendo per circa il 17% al riscaldamento. Il 40% del metano è prodotto da fonti naturali, principalmente zone umide, mentre il restante 60% è generato dalle attività umane.
Queste attività includono l'allevamento dei ruminanti, la coltivazione del riso, lo sfruttamento dei combustibili fossili e la combustione della biomassa. Nel 2017, il CH4 atmosferico ha raggiunto una concentrazione di 1.859 ppm, che è del 257% superiore al livello preindustriale..
Gli NOx contribuiscono alla distruzione dell'ozono stratosferico, aumentando la quantità di radiazione ultravioletta che penetra nella Terra. Questi gas provengono dalla produzione industriale di acido nitrico e acido adipico nonché dall'utilizzo di fertilizzanti..
Entro il 2017, questi gas hanno raggiunto una concentrazione atmosferica di 329,9 ppm, pari al 122% del livello stimato per l'era preindustriale..
Il CFC è un potente gas serra che danneggia l'ozono stratosferico ed è regolamentato dal Protocollo di Montreal. Tuttavia, in alcuni paesi come la Cina è ancora utilizzato in vari processi industriali.
Questi gas sono utilizzati in varie applicazioni industriali per sostituire i CFC. Tuttavia, gli HFC influenzano anche lo strato di ozono e hanno un'elevata permanenza attiva nell'atmosfera.
I PFC vengono prodotti negli impianti di incenerimento per il processo di fusione dell'alluminio. Come gli HFC, hanno un'elevata permanenza nell'atmosfera e influenzano l'integrità dello strato di ozono stratosferico..
Questo gas ha anche un effetto negativo sullo strato di ozono, nonché un'elevata persistenza nell'atmosfera. Viene utilizzato nelle apparecchiature ad alta tensione e nella produzione di magnesio.
L'inquinamento prodotto dall'uomo apporta quantità extra di gas serra, rompendo l'equilibrio dinamico naturale. Sebbene questi importi siano molto inferiori a quelli generati dalla natura, sono sufficienti per rompere questo equilibrio..
Ciò ha gravi conseguenze per l'equilibrio termico planetario e, a sua volta, per la vita sulla Terra..
L'aumento della concentrazione di gas serra genera un aumento della temperatura media globale. In effetti, si stima che la temperatura media globale sia aumentata di 1,1 ° C dall'era preindustriale..
D'altra parte, è stato indicato che il periodo dal 2015 al 2019 è stato il più caldo mai registrato finora.
L'aumento della temperatura porta di conseguenza lo scioglimento dei ghiacci polari e dei ghiacciai in tutto il mondo. Ciò implica un aumento del livello del mare e l'alterazione delle correnti marine..
Sebbene non vi sia un pieno accordo sul processo di cambiamento climatico derivante dal riscaldamento globale, la realtà è che il clima del pianeta sta cambiando. Ciò è evidenziato dall'alterazione delle correnti marine, dei modelli di vento e delle precipitazioni, tra gli altri aspetti..
L'alterazione degli habitat dovuta all'aumento della temperatura influisce sulla popolazione e sul comportamento biologico della specie. In alcuni casi, ci sono specie che aumentano le loro popolazioni e ampliano il loro raggio di distribuzione..
Tuttavia, quelle specie che hanno intervalli di temperatura molto stretti per la loro crescita e riproduzione possono ridurre notevolmente le loro popolazioni..
Molte aree agricole e zootecniche vedono la produzione ridotta perché le specie risentono dell'aumento della temperatura. D'altra parte, le alterazioni ecologiche provocano la proliferazione di parassiti agricoli.
Con l'aumentare della temperatura media planetaria, alcuni animali vettori di malattie espandono il loro raggio d'azione geografico. Pertanto, i casi di malattie tropicali si verificano al di fuori della loro portata naturale..
D'altra parte, l'aumento della temperatura può produrre il cosiddetto shock colpo termico o di calore, che implica un'estrema disidratazione. Questa situazione può causare gravi insufficienze d'organo, soprattutto nei bambini e negli anziani..
Per prevenire l'aumento dell'effetto serra, è necessario ridurre la produzione di gas serra. Ciò implica una serie di azioni che includono lo sviluppo della consapevolezza dei cittadini, misure legislative, cambiamenti tecnologici..
Una cittadinanza consapevole del problema del riscaldamento globale generato dall'aumento dell'effetto serra è essenziale. In questo modo, viene fornita la necessaria pressione sociale affinché i governi e le potenze economiche adottino le misure richieste..
Il principale accordo internazionale per affrontare il problema della produzione di gas serra è il Protocollo di Kyoto. Tuttavia, finora questo strumento giuridico non è stato efficace nel ridurre il tasso di emissioni di gas a effetto serra..
Alcuni dei principali paesi industrializzati con i tassi di emissione più elevati non hanno firmato l'estensione del protocollo per il suo secondo mandato. Pertanto, un quadro giuridico nazionale e internazionale più rigoroso è necessario se si vuole ottenere un effetto reale..
La riprogettazione dei processi industriali è necessaria per ridurre le emissioni di gas serra. Allo stesso modo, è necessario promuovere l'uso di energie rinnovabili e ridurre l'uso di combustibili fossili..
D'altra parte, è essenziale ridurre la produzione di rifiuti inquinanti in generale..
Secondo gli esperti, non basta ridurre le emissioni di gas serra, è anche necessario ridurre le attuali concentrazioni in atmosfera. Per questo sono state proposte varie alternative che possono utilizzare tecnologie molto semplici o sofisticate..
Per questo, si consiglia di aumentare la copertura di foreste e giungle, nonché di attuare strategie come i tetti verdi. Le piante fissano la CO2 atmosferica nelle loro strutture vegetali, estraendola dall'atmosfera.
Fino ad ora l'estrazione di CO2 dall'atmosfera è costosa dal punto di vista energetico e ha un costo economico elevato. Tuttavia, la ricerca è in corso per trovare modi efficienti per filtrare l'aria e rimuovere la CO2..
Una di queste proposte è già in fase di impianto pilota ed è in fase di sviluppo presso le Università di Calgary e Carnegie Mellon. Questa pianta utilizza una soluzione di idrossido di potassio come trappola acquosa e calcio caustico, attraverso il quale viene filtrata l'aria.
In questo processo, la CO2 contenuta nell'aria viene trattenuta, formando carbonato di calcio (CaCO3). Successivamente, il carbonato di calcio viene riscaldato e la CO2 viene rilasciata, applicando la CO2 purificata risultante per usi industriali..
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