Sabbia e clima: piccoli granelli ma grandi effetti

“Ogni anno più di un miliardo di tonnellate di polveri vengono emesse in atmosfera dalle zone aride del pianeta: Sahara, Medio Oriente e Asia centrale, I deserti di Cina e Mongolia, Australia. Già Darwin aveva iniziato ad osservare la polvere del deserto depositarsi sul ponte del Beagle, mentre questo si trovava nelle acque dell'Atlantico. Oggi gli aerosol sono uno degli elementi in cui c’è maggiore incertezza nei modelli climatici”.

Crediti immagine: Ian Armstrong, Flickr

RICERCANDO ALL’ESTERO – Le polveri provenienti dai deserti non hanno solo un impatto a livello locale sulla società, sui trasporti, sulla salute pubblica, sull’ambiente. La loro influenza sul clima è notevole, soprattutto quando grandi nubi di sabbia si disperdono nell’atmosfera e restano sospese per giorni o settimane.

Quando si parla di polveri del deserto, a cosa ci si riferisce?
Si tratta di particelle di origine inorganica emesse, per azione del vento, da zone aride e con scarsa vegetazione che rimangono sospese nell’atmosfera. Hanno dimensioni molto piccole, intorno al micrometro, e per questo motivo possono rientrare nel particolato fine, come il PM10.

Quasi quotidianamente, in qualche punto della Terra, ci sono zone investite da queste nuvole di polvere. In aree urbane, come Milano e Parigi, la loro presenza è di secondaria importanza rispetto alle emissioni antropiche; al contrario, il loro impatto è rilevante in città come Bagdad, nei grossi centri del Medio oriente e, occasionalmente, in città come Los Angeles, Pechino e Sydney che sono più vicine alle sorgenti di emissione e vengono raggiunte da eventi di grandi dimensioni.
Le nuvole di polvere possono coprire zone molto vaste, addirittura di un intero paese come la Spagna: si può intuire, quindi, quale sia la rilevanza di questi eventi.

In che modo queste emissioni sono in grado di alterare il clima terrestre?
Ci sono diversi meccanismi: innanzitutto attraverso interazioni dirette. Gli aerosol minerali sono in grado di riflettere parte della luce solare e contribuire al raffreddamento del pianeta. Allo stesso tempo sono anche in grado di assorbire la radiazione terrestre con un risultato simile a quello dei gas serra. Già da questi due fattori si vede come le polveri hanno effetti contrastanti, dal cui bilancio deriverà l’impatto complessivo sul clima.

Ci sono anche meccanismi indiretti, legati alla composizione chimica di queste particelle, soprattutto al contenuto in silicio e ferro. A causa del vento, questi elementi possono essere trasportati anche a migliaia di chilometri dal punto in cui si originano le nubi e contribuire alla cosiddetta fertilizzazione degli oceani.

Si tratta di un meccanismo di controllo, su grandi scale temporali, della quantità di anidride carbonica (CO2) che può essere contenuta in atmosfera. Alghe e plancton, infatti, usano CO2 per vivere e crescere: alla loro morte, parte della materia organica si deposita sul fondale sequestrando di fatto l’anidride carbonica in essa contenuta. Si pensa che questo sia uno dei meccanismi principali per cui durante l’ultima era glaciale le concentrazioni di anidride carbonica in atmosfera erano molto inferiori anche rispetto a quelle precedenti all’era industriale.
Il ferro è un nutriente che stimola la crescita del fitoplancton ma, poiché si tratta di un elemento di origine crostale, ecosistemi marini potenzialmente molto vasti o remoti potrebbero non contenerne quantità sufficienti per sostenere la produttività del sistema. Le polveri del deserto, attraverso il meccanismo di trasporto a grande distanza, possono fornire il ferro al fitoplancton, influenzandone la sua crescita e riproduzione.

La fertilizzazione degli oceani ha ispirato per diversi anni tecniche di geoingegneria per alterare deliberatamente questo sistema e controbilanciare i cambiamenti climatici in corso.

Quali sono gli strumenti per studiare questi aerosol minerali?
Nel mio lavoro uso principalmente due metodi: l’analisi delle polveri contenute nelle carote di ghiaccio dell’Antartide e i modelli climatici.

Oltre a influenzare il clima, l’emissione delle polveri è a sua volta condizionata dai cambiamenti climatici; per esempio, se un’area diventa più desertica o ci sono venti più forti, più polveri possono essere emesse in atmosfera. Il fatto che queste polveri vengano trasportate dal vento anche molto lontano rispetto al punto in cui si originano, lascia dei segnali sulla superficie terrestre. Se riusciamo a ricostruire la sequenza con cui questa polvere si è depositata, la sua quantità e le variazioni nel tempo, potremmo ricostruire l’andamento del ciclo delle polveri nel passato.
Le carote di ghiaccio sono uno degli archivi di polveri che usiamo per studiare il paleoclima: le analisi che ho condotto si sono concentrate su diversi parametri, tra cui la composizione dell’aerosol e la distribuzione dimensionale delle particelle in una scala temporale glaciale e interglaciale. Dai miei studi è emerso che nelle carote di ghiaccio c’è un segnale molto piccolo, dovuto alla posizione remota dell’area (a migliaia di chilometri dalle sorgenti di polveri), ma molto sensibile: è in grado di mostrare una variazione nella deposizione di particelle addirittura di un fattore 25. Inoltre, l’era glaciale è stata caratterizzata a livello globale da una quantità di polveri che si stima essere di 2 o 3 volte il livello attuale.

E per quanto riguarda le previsioni dei modelli climatici?
Queste polveri non siano distribuite in modo omogeneo sulla Terra e ciò rende molto difficile rappresentare le loro emissioni e quantificare i loro effetti. L’obiettivo della mia ricerca attuale è migliorare i modelli climatici globali e simulare il più fedelmente possibile il ciclo delle polveri, usando i dati ottenuti dalle osservazioni sperimentali.

Il modello matematico a cui sto lavorando si chiama IPSL-ESM e il parametro su cui ho scelto di focalizzarmi è quello della distribuzione dimensionale delle polveri. La grandezza delle particelle, infatti, determina il modo in cui queste vengono trasportate, la distanza a cui possono arrivare e da ultimo il loro effetto sul clima. Le particelle più fini, per esempio, possono essere trasportate più lontano e hanno proprietà ottiche specifiche, cioè interagiscono con la radiazione solare in modo diverso rispetto a particelle più grandi.

Quali sono le prospettive future del tuo lavoro?
Sto raccogliendo tutte le osservazioni sperimentali sulle polveri in un database, che copra il più possibile gli ultimi 100 mila anni. È già stata prodotta una marea di dati molto dettagliati, solo che finora le informazioni che contengono non sono state usate al pieno delle loro potenzialità. Il mio obiettivo è organizzarle secondo un criterio comune, estraendo e recuperando tutti gli elementi importanti dal punto di vista dei modelli matematici. In pratica si tratta di colmare una specie di gap che si è creato tra la comunità degli osservatori e la comunità dei modellisti.

Nome: Samuel Albani
Età: 37 anni
Nato a: Castellanza (VA)
Vivo a: Parigi (Francia)
Dottorato in: scienze polari (Siena)
Ricerca: Impatti delle polveri del deserto sul clima della Terra
Istituto: Laboratoire des Sciences du Climat et l’Environnement (Parigi)
Interessi: lettura, musica, viaggi, correre.
Di Parigi mi piace: l’architettura, la vita culturale, i dolci.
Di Parigi non mi piace: la mancanza di verde, la burocrazia.
Pensiero: Fear is the path to the dark side. (George Lucas, Star Wars)

 

Leggi anche: Nuvole in un clima che cambia

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