Clima, la temperatura della Terra: l’effetto di sole, vapore acqueo e CO2

"La termodinamica mostra che la CO2 ha un effetto di riscaldamento minuscolo", evidenziano Lightfoot e Ratzer in un articolo
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Il primo articolo a collegare la CO2 e il riscaldamento globale fu di Eunice Newton Foote nel 1856. Ha condotto esperimenti con vari gas in tubi di vetro esposti al sole, inclusa la CO2. Ha riportato che “un’atmosfera di quel gas (CO2) darebbe alla nostra Terra una temperatura elevata”. Ha interpretato i risultati dei suoi “test di laboratorio” come se fossero applicati all’atmosfera, supponendo che l’aumento di CO2 l’avrebbe riscaldata”. Lo riportano H. D. Lightfoot (McGill University, The Lightfoot Institute, in Canada) e G. Ratzer (Professore Emerito alla McGill University), in un articolo in cui analizzano l’effetto di sole, vapore acqueo e CO2 sulla temperatura terrestre. 

“In seguito, altri ricercatori hanno condotto ulteriori esperimenti di laboratorio, hanno applicato i risultati all’atmosfera e sono giunti alla conclusione che all’aumentare della CO2, l’atmosfera trattiene più calore e l’effetto del riscaldamento globale aumenta. L’assorbimento della radiazione infrarossa (IR) da parte della CO2 che riscalda l’aria è stato accettato e promosso dall’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Il metodo IR fornisce stime imprecise e variabili dell’aumento della temperatura terrestre dovuto alla CO2. Eunice Foote non poteva andare oltre perché non aveva a disposizione le proprietà termodinamiche dell’aria umida, cioè l’atmosfera terrestre, perché divennero disponibili come dati psicrometrici in un formato conveniente nel 1904”, scrivono i due esperti. 

Si noti che la temperatura registrata utilizzata in termodinamica deriva da tutti i fattori che influenzano la temperatura terrestre, inclusa la radiazione infrarossa assorbita dall’anidride carbonica. Un altro metodo, quello della termodinamica, si basa su buone osservazioni. Ad esempio, le ere glaciali si formano quando la quantità di energia solare è al minimo quando la Terra si trova alla fine di una lunga orbita ellittica e la parte settentrionale è inclinata lontano dal sole. Questo è il risultato diretto della termodinamica. L’energia solare è al minimo anche durante i minimi solari, come il minimo di Maunder. Uno studio recente mostra che il sole è il motore principale della temperatura giornaliera della Terra. Pertanto, il sole controlla la temperatura della Terra per millenni, decenni e quotidianamente”, spiegano Lightfoot e Ratzer. 

L’impiego della termodinamica permette di quantificare con precisione il contributo della CO2 al riscaldamento della Terra. La CO2 aumenta lentamente la massa e l’entalpia (contenuto di calore) dell’atmosfera. L’attuale livello di CO2 nell’atmosfera è di circa 418 molecole per milione di molecole di aria secca. Questa è una frazione molare e si converte in 0,0000184 chilogrammi (kg) per kg di aria secca. La differenza di entalpia tra McMurdo e Mogadiscio è di 117,5 kJ/kg e la differenza di temperatura è di 69°C. Pertanto, l’entalpia per grado Celsius è 1,703 kJ/grado”, continuano i due esperti. 

Calcoliamo l’aumento dell’entalpia dell’aria (contenuto di calore) tra due stazioni meteorologiche. È la fisica (peso, kg) x (calore specifico, KJ/kg K) x (differenza di temperatura, K). L’entalpia aumenta da McMurdo a Taoudenni quando la CO2 è di 418 ppm a McMurdo di (0,00000184 kg x 0,833 kJ/kg K x 76 K) = 0,000867 kJ. Questa quantità di entalpia è equivalente a (0.0008674/1.703) = 0.000509°C. La differenza di entalpia tra McMurdo e Taoudenni tra 270 ppm (nel 1750) e le attuali 418 ppm è di 0,000308 kJ/kg. Questo è equivalente a (0.000308/1.703) = 0.000181°C. Pertanto, la CO2, al massimo, ha contribuito per 0,000181°C all’aumento della temperatura della Terra negli ultimi 272 anni. Questo non è rilevabile”, sostengono Lightfoot Ratzer. 

Se la CO2 dovesse raddoppiare da 400 ppm a 800 ppm, l’aumento di temperatura equivalente tra McMurdo e Taoudenni sarebbe di 0,000974°C. Circa 600 milioni di anni fa, la CO2 era di circa 4.000 ppm e la temperatura sarebbe stata di 0,00487°C superiore a quella odierna. Poiché queste quantità sono troppo piccole per essere misurate, la CO2 non ha sostanzialmente alcun effetto sulla temperatura terrestre”. 

Con la sua naturale variabilità, il sole è il principale controllo della temperatura terrestre. La termodinamica mostra che la CO2 ha un effetto di riscaldamento minuscolo ma noto e riproducibile sulla temperatura terrestre attraverso l’entalpia”, concludono Lightfoot e Ratzer. 

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