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Effetto radiativo diretto Il sistema climatico cambia naturalmente, attraverso un’interazione dinamica tra l’umidità dell’atmosfera, oceanica e terrestre, e l’energia. Tuttavia gli effetti radiativi che derivano da un aumento nella concentrazione di aerosol antopogenico e gas serra, chiamato forcing radiativo, generano un cambiamento netto nell’energia solare e termica assorbita e riflessa e quindi sono alla base dei cambiamenti climatici. Un forcing radiativo negativo indica che il sistema Atmosfera-Terra perde energia radiante e quindi ne risulta un raffreddamento In figura è riportato il forcing radiativi globale (in W/m 2 ) durante l’ultimo secolo dovuto ad attività antropiche e a processi naturali (IPCC, 2001). I gas serra, come l’anidride carbonica e il metano, hanno un tempo di residenza di circa cento anni (Kaufman, Y.J., et al., 2002) in atmosfera e una distribuzione piuttosto omogenea intorno al globo. Gli aerosol hanno un tempo di vita limitato ed una distribuzione eterogenea. Gli effetti degli aerosol sul clima differiscono da quelli dei gas serra per due motivi. Gli aerosol riflettono la luce del sole aumentando l’albedo (frazione di luce incidente che viene riflessa) del nostro pianeta, perciò raffreddano la superficie del pianeta. Tuttavia gli aerosol che contengono
carbonio grafitico (per esempio nelle aree urbane inquinate) assorbono la luce solare. L’effetto di questo tipo di aerosol è duplice, da una parte riduce la luce che arriva sulla superficie della Terra raffreddandola, dall’altra riscaldano l’atmosfera. L’assorbimento da black carbon non è correlato solo alla sua concentrazione, ma dipende anche dalla sua collocazione nella particella di aerosol; l’assorbimento può essere due o tre volte più forte se il black carbon si trova all’interno di particelle che scatteranno (specie trasparenti come i solfati) (Bohren-Huffman, 1983). Il secondo effetto per cui gli aerosol si differenziano dai gas serra è la loro azione nei confronti delle nuvole e delle precipitazioni. Le particelle che attivano la crescita delle gocce delle nuvole o della nebbia, in presenza di una condizione di sovrasaturazione di vapor d’acqua, sono chiamate nuclei di condensazione CCN (cloud condensation nuclei). Per una particella contenente una data parte di materiale solubile c’è un valore critico di sovrasaturazione del vapor d’acqua al di sotto del quale la particella si trova in uno stato stabile e al di sopra del quale essa spontaneamente cresce per diventare una goccia del diametro di una decina di micron o più grande. Il numero di particelle, per una data popolazione di aerosol, che possono agire da nuclei di condensazione è, quindi, funzione del livello di saturazione del vapor d’acqua. Nelle regioni inquinate l’alto numero di particelle fa aumentare il numero di gocce durante la condensazione dell’acqua per formare le nuvole e ne risulta una diminuzione del diametro delle gocce del 20-30% causando un aumento della luce riflessa dalle nuvole del 25% e raffreddando la superficie della Terra (Kaufman, Y.J., et al., 2002). L’effetto di raffreddamento dovuto agli aerosol è ancora poco caratterizzato con un’incertezza di cinque o dieci volte superiore a quella che si ha nella stima degli effetti di riscaldamento dovuti ai gas serra. L’effetto degli aerosol sulle precipitazioni è ancora meno ben capito. Per valutare l’effetto degli aerosol sul clima dobbiamo distinguere tra gli aerosol di origine naturale e quelli di origine antropogenica. I dati rilevati dai satelliti mostrano che gli aerosol osservati nelle zone industriali o urbane contengono una grossa frazione di particelle di piccole dimensioni (submicroniche cioè aerosol fine). Invece gli aerosol di origine naturale, da zone rurali o dall’oceano, hanno una elevata concentrazione di particelle più grosse, coarse, e solo particelle sparse di aerosol fine (Kaufman, Y.J., et al., 2002). Effetto degli aerosol sulle nuvole e sulle precipitazioni In atmosfera ciascuna goccia per formarsi ha bisogno di una particella di aerosol su cui condensare. Quindi la concentrazione, la dimensione e la composizione degli aerosol, che possono agire come nuclei di condensazione (CCN), determina le proprietà delle gocce e l’evoluzione delle
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