La sensibilità climatica della Terra

Continuiamo ad immettere gas climalteranti nell’atmosfera tanto che tra pochi decenni la concentrazione di gas serra sarà raddoppiata rispetto al periodo preindustriale: quali saranno gli effetti sulla temperatura del pianeta?

Illustrazioni di Isabel Rasotto

All’inizio del 2025 l’Organizzazione Meteorologica Mondiale (nota con la sigla inglese WMO, World Meteorological Organization) ha reso noto che il 2024 è stato l’anno più caldo mai registrato: la temperatura superficiale media globale è stata di 1,55 °C (con un margine di incertezza di ± 0,13 °C) al di sopra della media del 1850-1900 (il cosiddetto periodo preindustriale).

Solo 9 anni prima, per la precisione il 12 dicembre 2015 al termine della COP 21, si celebrava l’Accordo di Parigi, il più importante trattato internazionale per il contrasto al riscaldamento globale di origine antropica, in cui oltre 190 paesi hanno concordato di limitare il riscaldamento globale a 2 °C rispetto ai livelli preindustriali, con l’obiettivo di mantenere l’aumento a 1,5 °C.

Come è possibile che in soli 9 anni l’Accordo di Parigi sembri già superato?

L’inarrestabile crescita delle temperature

Anzitutto bisogna precisare che i livelli soglia previsti nell’Accordo fanno riferimento a valori medi su periodi di 20-30 anni. Pertanto il livello record registrato nel 2024 non pregiudica gli obiettivi della COP 21 perché, se nei prossimi 2-3 decenni tale soglia non venisse più superata, il valore medio rimarrebbe al di solo di 1,5 °C.

Tuttavia, visto l’andamento delle temperature medie degli ultimi decenni (vedi figura 1), e considerando che gli ultimi dieci anni sono stati tutti nella Top Ten, in una straordinaria striscia di temperature da record, non è molto probabile che questo scenario si verifichi. Anzi! Quasi sicuramente il riscaldamento globale proseguirà ancora più velocemente.

Figura 1 – Incremento della temperatura rispetto al periodo preindustriale

Quindi, considerando lo scenario che ha maggiori probabilità di verificarsi nei prossimi decenni, possiamo affermare che la soglia di 1,5 °C è già stata raggiunta. Ma allora a Parigi ci siamo presi in giro?

Non è facile rispondere, anche perché è difficile confidare nella buona fede dei politici. Ma vogliamo essere positivi e credere che nel 2015 fosse realistico darsi un obiettivo di 1,5 °C. Del resto, proprio in occasione della firma dell’Accordo di Parigi, venne commissionato all’IPCC (il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici dell’ONU) un’analisi sulle possibilità di contenere l’innalzamento della temperatura globale entro 1,5 °C, pubblicata nel 2018, che prevedeva che tale soglia si sarebbe raggiunta a partire dal 2030.

Quindi sono bastati solo 6 anni per sconfessare la previsione dei migliori scienziati del clima. Cosa sta succedendo?

Come sappiamo l’incremento della temperatura è direttamente correlato alla concentrazione dei gas serra nell’atmosfera. Per semplificare la comprensione dell’argomento però, facciamo riferimento solo all’anidride carbonica (CO₂), il gas serra più importante e dalle concentrazioni maggiori. Se guardiamo a una delle più accreditate rilevazioni in questo campo, quelle effettuate dall’osservatorio di Mauna Loa a partire dalla fine degli anni ’50 (vedi figura 2), e la confrontiamo con il grafico delle temperature, si nota che mentre la concentrazione di CO₂ sale in modo lineare, la temperatura dal 2000 è cresciuta molto più rapidamente.

Figura 2 – La concentrazione di CO₂ all’osservatorio di Mauna Loa – fonte: https://gml.noaa.gov/webdata/ccgg/trends/co2_data_mlo.png

Allora qual è il vero legame tra la concentrazione in atmosfera dei gas climalteranti e la temperatura media della Terra? Tale legame è molto articolato a causa della complessità del sistema climatico terrestre ma può essere (molto) semplificato in questi termini: quanto maggiore è la concentrazione dei gas serra, tanto più crescerà la temperatura.

Va bene, sono ormai decenni che gli scienziati del clima ci spiegano questa regola. Ma andando oltre, tanto per farsi un’idea di cosa potrà succedere in futuro, di quanto potrebbe aumentare la temperatura ipotizzando, così tanto per dire, un raddoppio della concentrazione di CO₂?

Non si tratta del resto di uno scenario molto inverosimile: è stato stimato che nel periodo preindustriale la concentrazione di CO₂ fosse di 280 ppm (parti per milione) mentre nel 2024 le rilevazioni di Mauna Loa hanno raggiunto i 424 ppm. Nell’Enciclopedia Britannica, la più vecchia e completa al mondo, si legge: “Agli attuali ritmi di utilizzo dei combustibili fossili, si prevede un raddoppio delle concentrazioni di CO₂ rispetto ai livelli preindustriali entro la metà del XXI secolo (quando le concentrazioni di CO₂ dovrebbero raggiungere i 560 ppm)”. Insomma non manca molto tempo per raggiungere questa soglia.

Cos’è la sensibilità climatica della Terra

Nell’ambito dello studio del riscaldamento globale di natura antropica, la sensibilità climatica rappresenta quanto il sistema climatico terrestre reagisca all’incremento della concentrazione di gas climalteranti in atmosfera, ed è misurata dall’aumento della temperatura media terrestre rispetto ad un raddoppio della concentrazione di CO₂ rispetto al periodo preindustriale. E’ un parametro fondamentale dei modelli climatici, introdotto negli anni 60 da Syukuro Manabe, un climatologo giapponese naturalizzato statunitense, che si è distinto per i suoi studi pioneristici nell’ambito della modellizzazione climatica usando i computer.

Se si assume che la sensibilità climatica sia bassa allora in futuro dovremo fronteggiare cambiamenti del clima ad un ritmo lento e affrontare rischi inferiori e con gradualità. Ovviamente quanto più alta è la sensibilità climatica tanto più rapidamente dovremo fronteggiarne le conseguenze e più disastrosi saranno i rischi associati.

Tuttavia non esiste ancora un valore largamente accettato dai climatologi, in larga parte perché gli studi su questo tema sono iniziati solo dagli ultimi decenni del secolo scorso. Si tratta inoltre di un argomento estremamente complesso: sappiamo quanto il motore termico terrestre sia complicato e come il suo equilibrio sia soggetto a numerosi forzanti e retroazioni che possono spingere in direzioni opposte. Inoltre lo scenario che deve essere studiato non si è mai presentato prima da quando l’uomo ha fatto la sua comparsa sulla Terra.

Per cercare una risposta proviamo a capire meglio la correlazione tra la temperatura terrestre e la concentrazione di anidride carbonica usando le più moderne conoscenze che ci offre la paleoclimatologia, cioè lo studio del clima nel passato più remoto. Andando a studiare gli ultimi 400.000 anni, in cui si sono verificati 4 cicli di circa 100.000 anni dove ci sono alternati periodi glaciali molto freddi e periodi più caldi (nell’ultimo dei quali l’Umanità sta prosperando da circa 10.000 anni), si può vedere come la concentrazione della CO₂ abbia oscillato tra i 180 ppm e i 280 ppm: possiamo perciò considerare questi valori come limiti della banda di oscillazione della concentrazione naturale di CO₂. Nello stesso arco temporale la Terra ha avuto due temperature di equilibrio, caratteristiche delle glaciazioni e dei periodi interglaciali, separate di circa 6/7 °C.

A partire da questi valori David Wasdell, direttore dell’Apollo-Gaia Project e collaboratore dell’IPCC, ha stimato che un raddoppio della concentrazione di CO₂ possa causare un aumento della temperatura di 7,8 °C.

Questo è lo studio più allarmistico su questo tema e possiamo perciò prenderlo come valore massimo della sensibilità climatica. La maggior parte degli studiosi ritiene invece che la sensibilità climatica della Terra si situi tra i 2 °C e i 4,5 °C. L’IPCC, seguendo in buona sostanza queste indicazioni, nel suo ultimo Sesto Rapporto dell’agosto 2021 considera una sensibilità climatica di 3 °C ma con con un livello di incertezza che prevede comunque valori tra 2,5 °C e 4 °C. Uno studio del 2023 dell’autorevole climatologo James Hansen sostiene che invece sia di 4,8 °C con un margine di errore di 1,2 °C in più o in meno.

Insomma, su questo tema, sebbene sia così importante per valutare l’urgenza delle azioni da intraprendere per contenere l’aumento della CO₂, c’è ancora molta incertezza, ma possiamo comunque farci un’idea del valore corretto.

L’inerzia del sistema climatico

Come punto di partenza possiamo considerare che a fronte di un aumento del 50% della concentrazione di CO₂ (cioè da 280 ppm a poco più di 420 ppm) la temperatura è aumentata di 1,5 °C, e confrontare molto semplicemente questa situazione con i valori della sensibilità climatica appena visti. Se i valori più alti fossero corretti avremmo dovuto aspettarci un incremento tra i 2,4 °C e i 3,9 °C (cioè la metà di 4,8 °C, la stima di Hansen, e 7,8 °C, quella di Wasdell). Invece l’incremento di 1,5 °C sembra coerente con la stima dell’IPCC di circa 3 °C.

Possiamo quindi concludere che le stime di Hansen e Wasdell siano troppo pessimistiche? Purtroppo no. Difatti, è probabile che l’aumento di temperatura raggiunto finora non sia ancora riuscito a tenere il passo con il suo valore teorico (cioè quello corrispondente al 50% della sensibilità climatica) a causa dell’inerzia del sistema climatico terrestre.

Dato che le masse oceaniche si scaldano molto più lentamente dell’aria e che il 72% della superficie del pianeta è coperto da mari, è molto probabile che l’attuale incremento di 1,5 °C non incorpori il riscaldamento potenziale degli oceani che si verificherà solo nei prossimi decenni. In pratica, la reazione del sistema climatico terrestre non ha ancora avuto il tempo di manifestarsi pienamente.

Possiamo capire in modo intuitivo questo concetto con un semplice paragone. Immaginate di trovarvi con l’auto in panne. Siete fermi in mezzo alla strada ma poco più avanti c’è una piazzola e non stanno passando altri mezzi. Scendete dalla macchina e iniziate a spingerla ma, per quanto vi sforziate, si muove appena. Allora chiedete aiuto, e riuscite a coinvolgere nei vostri sforzi qualche persona disponibile. Così, finalmente, l’auto inizia a muoversi, dapprima quasi impercettibilmente poi via via in modo più deciso. Adesso che ha preso moto, potreste riuscire a spingerla fino alla piazzola senza altro aiuto, ma siccome le altre persone continuano a spingere, davanti alla piazzola dovete buttarvi dentro l’auto per tirare il freno a mano per fermarla. È stato abbastanza faticoso, ma alla fine, con l’auto al sicuro nella piazzola, potete asciugarvi il sudore dal viso, ringraziare tutte le persone che vi hanno aiutato e chiamare i soccorsi.

Ora dovete pensare che l’auto che avete appena spinto è il riscaldamento globale e voi l’effetto serra rinforzato dalla crescente concentrazione della CO₂. Dato che il clima terrestre dipende da una moltitudine di fattori ha una notevole inerzia (rappresentato dal peso dell’auto ferma) e all’inizio non risponde immediatamente alla spinta che riceve (lo stimolo del maggiore effetto serra). Poi questa spinta riesce sempre più a vincere l’inerzia iniziale e comincia a muovere l’auto (l’effetto serra inizia a far alzare la temperatura del pianeta). Molto probabilmente con il riscaldamento globale siamo al punto in cui l’auto ha iniziato a muoversi e comincia a scivolare più facilmente sotto la nostra spinta. Infatti, nonostante l’aumento della concentrazione dei gas serra sia iniziata già nell’800, la temperatura ha iniziato a crescere in modo significativo solo dalla seconda metà del ‘900. E adesso sta aumentando più decisamente.

Che velocità potrà raggiungere l’auto sotto la nostra spinta? Quanto a lungo siamo intenzionati a continuare a spingerla?

Per quanto riguarda il riscaldamento globale, il risultato finale dipenderà dalla sensibilità climatica: se fosse tra i 2,5 °C e i 4 °C allora potremmo concludere che, con l’attuale concentrazione di CO₂, la crescita della temperatura terrestre non è molto in ritardo rispetto al riscaldamento indotto dall’effetto serra; ma se per nostra sfortuna fosse davvero 7,8 °C, allora la Terra ha appena cominciato a reagire all’incremento dell’effetto serra e in futuro si scalderà molto di più, anche se dovessimo riuscire a non aumentare ulteriormente la concentrazione di CO₂.

Ma perché la temperatura dovrebbe aumentare anche se la concentrazione dei gas serra non dovesse crescere ancora? Perché, come nel caso dell’auto, anche il sistema climatico ha la sua inerzia, e quindi ci vuole un po’ di tempo prima che l’effetto di un cambiamento si evidenzi. Inoltre, a differenza della nostra macchina, questo potrebbe succedere perché nel frattempo potrebbero attivarsi dei punti di non ritorno che continueranno a spingere al posto nostro. E il sistema climatico non ha un freno a mano.