Climatologia

L'Effetto Paperella: Il sistema climatico e i suoi componenti

Il Tempo meteorologico (weather) è l'insieme di eventi e caratteri transitori che si sviluppano a scala locale, ma ripetibili infinite volte in infiniti momenti e luoghi.

Il clima, invece, è una proiezione, mediata a lungo termine, delle condizioni meteorologiche previste in una specifica area geografica in un determinato periodo dell'anno: Ne deriva che: DATO QUALITATIVO (=STIMA): caldo/freddo, asciutto/umido… DATO QUANTITATIVO: clima tropicale/subtropicale/temperato…

Ciascuna cella climatica è un sistema aperto, e fa parte di una rete di teleconnessioni che permettono (o inducono): flussi di energia: calore, flussi di materia: fluidi (aria e acqua) e sospensione solida, fenomeni migratori dei produttori primari (e, a cascata, dei consumatori, con migrazioni umane?).

Ma l'obiettivo rimane sempre uno solo: il raggiungimento di un equilibrio a scala globale entro il sistema climatico.

DINAMICHE DEL SISTEMA CLIMATICO Il sistema climatico è il risultato di un processo input-output:

IN: FORZANTI (climate forcing), che permettono e favoriscono l'interazione fra le componenti del sistema climatico, sia in modo diretto che attraverso meccanismi di feedback;

OUT: RISPOSTE (climatic responses), risultato dei processi interativi e autonomi fra le componenti del sistema climatico, prodotti di singole componenti o del rapporto fra più componenti.

La coesistenza di forzanti e risposte mantiene il sistema climatico in permanenti condizioni di equilibrio instabile.

FEEDBACK: Processo in cui i risultati di un evento recorsivo influenzano l'evento stesso nel futuro.

In climatologia, i meccanismi di feedback influenzano la velocità e l'ampiezza dei cambiamenti rispetto alle condizioni iniziali. Se il fenomeno coinvolto viene accelerato/amplificato, si parla di feedback positivo (o di retroazione positiva); Se il fenomeno viene rallentato/ridotto, si parla di feedback negativo (o di retroazione negativa).

Oltre ai feedback, in cui l'effetto interagisce con la causa, esistono le SINERGIE: un effetto maggiore della somma degli effetti che si ottengono agendo separatamente.

DEVIAZIONI DALLO STATO DI EQUILIBRIO: La pressione delle forzanti può agire con tempi e intensità diversi, che danno origine a risposte diverse nel sistema climatico. Se la pressione delle forzanti è eccessiva, il sistema climatico non riesce a mantenere l'equilibrio (steady-state) fra le sue componenti. Da qui la ricerca dell'equilibrio tramite processi di attivazione, intensificazione, e cambiamento dei feedback all'interno del sistema climatico (l'acquisizione di un nuovo stato di equilibrio non impone una modificazione nel clima medio misurato).

MODIFICAZIONI SENSIBILI NEL CLIMA MEDIO

CAMBIAMENTI NEL SISTEMA CLIMATICO

LE SOGLIE CLIMATICHE

La pressione delle forzanti spinge il sistema a rompere il suo stato di equilibrio. In condizioni normali (steady-state), tali pressioni sono compensate (tramite feedback) dal sistema climatico, e non comportano cambiamenti maggiori ( "effetto tampone"). Il clima non cambia in modo significativo se non si supera una soglia.

Soglia climatica: limite virtuale oltre cui si attiva un cambiamento (potenzialmente reversibile) nelle interazioni interne e nelle risposte (output) del sistema climatico.

Soglia climatica critica: limite virtuale oltre cui il cambiamento nelle interazioni interne e nelle risposte (output) del sistema climatico diventa stabile.

E dopo questa "prefazione dovuta", veniamo al titolo dell'articolo, ovvero l'EFFETTO PAPERELLA. Immaginiamo una vasca da bagno entro cui galleggia una paperella di gomma. La vasca rappresenta un SISTEMA, su cui agisce una FORZANTE esterna (il rubinetto). Questa stressa il sistema iniettandovi acqua, che interagisce con le COMPONENTI del sistema (tappo di scarico, foro del troppo pieno). La RISPOSTA del sistema (output) è il defusso di acqua attraverso lo scarico. La situazione può essere considerata tranquilla quando il livello dell'acqua nella vasca rimane adeguatamente al di sotto del bordo, ma diventa allarmante se il livello aumenta e l'acqua rischia di traboccare. In altre parole, noi consideriamo il sistema stabile se il bilancio fra l'input della forzante e l'output mantiene il sistema sotto la soglia critica; a livello di soglia (è il troppo pieno) la reattività del sistema alla pressione della forzante è massima (Vi lascio alla serie di immagini in sequenza, cliccate per visionarle per intero).

MODELLI vs. SISTEMI NATURALI

I sistemi naturali (fra cui il sistema climatico) sono formati da un numero sterminato di componenti, che interagiscono in modo complesso (e spesso a noi ignoto). Esempio, le principali forzanti conosciute: sono solo 3 (esterne alla Terra: Sole; interne: gas serra, tettonica), ma riescono a determinare risposte infinitamente complesse. Il sistema climatico non è riproducibile da modelli artificiali (se non in modo elementare), e produce quindi risposte per gran parte imprevedibili.

Come verificarne la validità? Non certo in provetta... Il passato è la chiave per capire il futuro (altre tre immagini per definire il concetto)!

La grande domanda irrisolta:Cos'è più importante? Competizione o cambiamenti climatico ambientali? Sostanzialmente ancora non lo sappiamo...

Si ringrazia per il materiale universitario Romana Palla.

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