Un tentativo di spiegazione semplice
Iniziamo dall'inizio per comprendere il cambiamento climatico e i suoi fondamenti. Quando oggi parliamo di cambiamento climatico, in realtà parliamo di cambiamento climatico causato dall'uomo. Il cambiamento climatico è esistito anche senza l'uomo. È il cambiamento climatico amplificato dall'uomo che ci pone di fronte alle maggiori sfide.
L'effetto serra, creato attraverso l'atmosfera, fa sì che sulla Terra si stabilisca una temperatura superficiale di 16 °C. Senza atmosfera sarebbe di -18 °C. Questo e altre condizioni hanno reso possibile la nascita della vita sulla Terra.
Bruciando combustibili fossili, il ciclo del carbonio viene sbilanciato. Vengono emessi così tanti gas serra che più biossido di carbonio si accumula nell'aria di quanto le piante e gli oceani possano assorbire. La concentrazione troppo elevata di biossido di carbonio porta a un aumento della temperatura superficiale della Terra.
Fattori per l'emergenza della vita sulla Terra
Con l'origine dell'universo, tutti gli elementi erano già presenti in forma atomica. Attraverso la gravità e altre forze, si formarono stelle e pianeti, incluso il nostro.
Che cos'è la zona abitabile?
La zona abitabile è l'area in cui i pianeti sono in grado di mantenere l'acqua in forma liquida, il che è un prerequisito per la vita. La Terra si trova insieme a Venere e Marte nella zona abitabile del nostro sistema solare. Zona abitabile è un altro termine per la zona favorevole alla vita. Ma solo la Terra, per le sue caratteristiche, è stata in grado di legare il vapore acqueo a lungo termine. Su Venere, le parti volatili sono state scisse dalla radiazione UV del Sole e così l'acqua si è dispersa. Marte ha una massa troppo ridotta, quindi la gravità non aveva abbastanza forza per legare il vapore acqueo. (Marte: 3,69 m/s², Terra: 9,81 m/s²)
Acqua - Come è arrivata sulla Terra?
Attraverso collisioni con asteroidi, che contenevano acqua principalmente in forma congelata, l'acqua si accumulò come vapore acqueo sulla Terra. La Terra era ancora una sfera incandescente in quel momento e con più acqua diminuirono la pressione atmosferica e la temperatura. Di conseguenza, molta acqua cadde sulla Terra sotto forma di pioggia e si formarono mari e oceani.
La collisione con il protoplaneta (termine per un predecessore di un pianeta) Theia non portò solo acqua sulla Terra.
La formazione della Luna
Dalla collisione con Theia nacque la Luna. Theia era un corpo che aveva circa le dimensioni di Marte. I frammenti staccati della Terra e di Theia si accumularono nell'orbita terrestre e si compattarono a formare la Luna.
Questo rallentò la velocità di rotazione della Terra da 3-4 ore a 24 ore. Allo stesso modo, i venti diminuirono, che in precedenza soffiavano sulla superficie terrestre fino a 500 km/h. Questo corrisponde a un tornado di categoria F5.
F5 - Danno incredibile - Le case di legno vengono strappate dalle loro fondamenta, spostate e disassemblate. Un tornado di forza F5 può scavare l'asfalto dalla strada.
- https://de.wikipedia.org/wiki/Fujita-Skala
Inoltre, l'asse di rotazione si stabilizzò a 23,4° rispetto all'eclittica (Eclittica = piano planetario; designazione del piano delle orbite planetarie intorno al Sole).
L'atmosfera e i gas serra
L'atmosfera terrestre è composta da cinque strati, il più basso dei quali è chiamato omosfera o colloquialmente aria. È composto da varie sostanze.
| Gas | Percentuale |
| Azoto | 78,08 % |
| Ossigeno | 20,95 % |
| Argon | 0,93 % |
| Biossido di carbonio | 0,04 % |
Anche se il carbonio è presente in piccole quantità, come il gas serra più comune, ha un grande effetto sul clima.
Già nel 1856, Eunice Newton-Foote condusse un esperimento in cui due palloni di vetro furono esposti al sole. Uno conteneva l'aria "normale" e il secondo biossido di carbonio. Entrambi si riscaldarono, quello con aria a 37,8 °C, quello riempito di CO₂ a 49 °C.
Questo accade perché le molecole di CO₂ si mettono in oscillazione a causa della radiazione solare e dell'energia associata, e successivamente emettono questa energia in modo non direzionato, quindi anche di nuovo verso la superficie terrestre. Lo stesso vale per gli altri gas serra.
La CO₂ è il gas serra più frequente e stabile, per cui gli altri sono solitamente riassunti in equivalenti di CO₂ (kg CO₂e o kg CO₂eq). La CO₂ si forma dalla decomposizione e dalla combustione di composti contenenti carbonio.
| Gas serra | Potenziale di riscaldamento (GWP in CO2e) |
| Biossido di carbonio (CO₂) | 1 |
| Metano (CH4) | 25 |
| Protossido di azoto (N2O) | 298 |
| Idrofluorocarburi parzialmente alogenati (HFC) |
124 a 14 800 |
| Idrocarburi perfluorurati (PFC) |
7390 a 12 200 |
| Esafluoruro di zolfo (SF6) |
22 800 |
| Trifluoruro di azoto (NF3) |
17 200 |
Spiegazione con l'esempio: Metano
Due fattori determinano l'influenza di un gas sul riscaldamento climatico:
- Tempo di permanenza e
- Forzante radiativo del gas.
Da questi si calcola l'influenza.
Per il calcolo, il potenziale di riscaldamento è considerato su 100 anni (GWP-100). Se fosse considerato solo su 20 anni, il fattore sarebbe ancora molto più estremo.
Il ciclo del carbonio
Il carbonio è vita - la chimica è divisa in due grandi aree:
- la chimica inorganica con circa 200 000 composti (senza carbonio) e
- la chimica organica con circa 20 000 000 di composti, tutti contenenti carbonio. Il corpo umano è composto al 60% da acqua e al 9,5% da carbonio. Il carbonio è quindi il componente principale del corpo insieme all'ossigeno e all'idrogeno.
Il ciclo del carbonio descrive lo scambio di carbonio tra animali e piante. Per una rappresentazione semplice, consideriamo il metabolismo umano (respirazione cellulare) e la fotosintesi vegetale.
Durante la fotosintesi, la pianta trasforma, con l'aiuto dell'energia solare, l'acqua e il biossido di carbonio in zucchero e ossigeno. Mentre nel metabolismo umano, da zucchero e ossigeno, si producono biossido di carbonio, acqua ed energia.
Ampliato, escretiamo composti contenenti carbonio, che vengono decomposti da funghi e microbi. Se questa trasformazione avviene in modo anaerobico, si forma metano, che nel tempo viene convertito in CO₂. Se avviene in modo aerobico, si forma direttamente CO₂ (Questo processo di decomposizione avviene in noi e è anche il motivo per cui le mucche hanno un'impronta di carbonio così elevata.)
Questo ciclo avviene anche nell'acqua (laghi e mari), così come tra le sfere. (Idrosfera, biosfera, atmosfera)
Quando le piante e gli animali muoiono, i composti del carbonio si depositano e nel corso di milioni di anni, sotto l'influenza della pressione e del calore, si formano i combustibili fossili. Nel mare si formano petrolio e gas; sulla terra si forma carbone.
Il cambiamento climatico (antropogenico)
La Terra è costantemente soggetta a fluttuazioni climatiche. Sin dalla sua origine, ci sono stati periodi più caldi e più freddi. Dall'ultima era glaciale circa 12.000 anni fa, il clima è stato relativamente stabile. Solo dal 1980 è stato osservato un forte aumento della temperatura media dell'atmosfera.
In questo, il biossido di carbonio gioca un ruolo particolarmente importante (cfr. grafico), che si forma bruciando combustibili fossili per la produzione di energia. Combinato con l'aumento della domanda di energia dell'umanità, le emissioni di CO₂ sono aumentate da 2 gigatonnellate nel 1900 a 34,8 gigatonnellate nel 2021 (massimo nel 2017: 37,1 Gt).
Processi di retroazione e punti di non ritorno
L'aumento della temperatura e il cambiamento del clima possono portare a effetti che amplificano ulteriormente questi cambiamenti. Questo effetto di amplificazione è particolarmente pericoloso per l'umanità, soprattutto quando si superano i punti di non ritorno. I punti di non ritorno sono eventi che non possono più essere annullati una volta superati. Le reazioni dell'ambiente ai cambiamenti climatici sono del tutto naturali, ma non possono più essere annullate e possono rendere il pianeta inabitabile per gli esseri umani.
3 esempi di queste retroazioni sono:
Albedo ridotto (= capacità riflettente di un pianeta/corpo)
Con lo scioglimento delle superfici ghiacciate, l'energia solare in ingresso non viene più riflessa dalla superficie bianca ma assorbita dalla superficie scura del mare.
Desertificazione della foresta pluviale
Ulteriormente accelerata dal disboscamento, il riscaldamento minaccia di asciugare il clima della foresta pluviale. La foresta dipende da molte piogge, che ha bisogno per la fotosintesi. Meno acqua, meno fotosintesi, meno CO₂ che può essere immagazzinata. Questo significa a sua volta più CO₂ nell'atmosfera.
Disgelo del permafrost
Nel suolo del permafrost siberiano e canadese, a profondità di pochi metri, si presume siano legati diversi miliardi di tonnellate di carbonio dall'ultima era glaciale in materiali organici. Se dovesse disgelare, migliaia di tonnellate verrebbero rilasciate.
Queste retroazioni sono legate a temperature specifiche e sono anche chiamate punti di non ritorno. Se superati, potrebbero portare a un effetto domino che non può più essere fermato.
Con questa conoscenza di base, nel prossimo articolo affrontiamo il caffè e il cambiamento climatico. Qual è l'impatto del caffè sul cambiamento climatico e qual è l'influenza del cambiamento climatico sul caffè?
