Di seguito segnalo all’attenzione e alla riflessione dei lettori di questo blog l’articolo scritto da Dr. Rudolph Kalveks, pubblicato su Global Research. Visitate il sito e valutate liberamente le varie opzioni offerte e le eventuali richieste. Ecco l’articolo nella traduzione da me curata. 

 

clima terra ecologia

 

In una recente conferenza, il fisico premio Nobel John Clauser ha esposto come i modelli e le analisi del Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico (IPCC), su cui si basano politici e attivisti per sostenere le affermazioni di una “crisi climatica”, non soddisfino gli standard di base dell’indagine scientifica. Clauser ha ricevuto il premio Nobel nel 2022 per la misurazione osservativa dell’entanglement quantistico e conosce bene il problema di distinguere un segnale fisico dal rumore di fondo.

Clauser dimostra che, se corretti per gli errori aritmetici e statistici dell’IPCC, i dati osservativi non supportano lo squilibrio di potenza che si sostiene essere responsabile del riscaldamento globale. Inoltre, i risultati dei modelli climatici sono in contrasto con i dati osservativi. Clauser discute il ruolo della convezione, delle nuvole e della loro variabilità nel fornire un meccanismo di feedback negativo e propone che questo agisca come un termostato che stabilizza le temperature superficiali. La conclusione di Clauser è che le affermazioni di una “crisi climatica” mancano di sostanza scientifica e che le politiche Net Zero sono un intralcio inutile.

 

Bilancio energetico medio globale 
 e cambiamenti climatici
Figura 1. Rappresentazione schematica del bilancio energetico medio globale della Terra. I numeri indicano le migliori stime delle grandezze dei componenti del bilancio energetico mediato a livello globale, insieme ai loro intervalli di incertezza (confidenza 5%-95%), che rappresentano le condizioni climatiche all’inizio del XXI secolo. Si noti che le quantità sono espresse in termini di flusso di potenza (Watt per metro quadro o W/m2), che equivale all’energia al secondo per unità di superficie (Joule/s/m2). (Fonte: Rapporto IPCC AR6 WG 1, pag. 934)

 

Il discorso di Clauser è disponibile su YouTube. Tuttavia, è opportuno rivedere gli argomenti di fisica che si basano sui dati osservativi dei flussi di energia atmosferica per confutare l’idea di una crisi climatica indotta dal riscaldamento globale antropogenico (AGW).

 

 

Flussi di energia nel sistema climatico

È utile iniziare con una rappresentazione semplificata del flusso di energia solare che raggiunge la Terra, della sua trasformazione da parte del sistema climatico terrestre e del conseguente flusso di energia (prevalentemente termica) che lascia l’atmosfera terrestre. Questo è mostrato nella Figura 1, tratta da un recente rapporto dell’IPCC.

Il diagramma dell’IPCC mostra uno squilibrio energetico, dato dalla differenza tra la radiazione solare visibile e UV in entrata, 340 W/m2, meno la quantità riflessa (100 W/m2), meno la radiazione termica infrarossa (IR) in uscita (239 W/m2). Lo squilibrio dichiarato alla sommità dell’atmosfera è di 0,7 W/m2 (più o meno 0,2) e l’IPCC afferma che è questo a determinare il continuo riscaldamento del sistema climatico.

 

Tabella. 1. Flussi energetici nella parte superiore dell'atmosfera. Flussi di energia nella parte superiore dell'atmosfera terrestre, con i relativi errori come da Figura 1. Il bilancio è calcolato in base ai suoi componenti.
Tabella. 1. Flussi energetici nella parte superiore dell’atmosfera. Flussi di energia nella parte superiore dell’atmosfera terrestre, con i relativi errori come da Figura 1. Il bilancio è calcolato in base ai suoi componenti.

 

Le misure di radiazione necessarie per questo calcolo sono effettuate a diverse lunghezze d’onda da strumenti trasportati dai satelliti, e gli errori di osservazione sono inevitabili. Combinando gli intervalli di incertezza nei flussi in entrata, riflessi e in uscita mostrati nella Tabella 1, utilizzando la regola statistica standard del Root Mean Square, si evince che il margine di errore nello squilibrio calcolato è in realtà di 3 W/m2, circa 15 volte superiore al margine di errore di 0,2 W/m2 dichiarato dall’IPCC. In breve, non esiste uno squilibrio energetico osservato. Lo squilibrio dichiarato di 0,7 W/m2 è sommerso dall’errore di osservazione e, da un punto di vista scientifico, viene descritto da Clauser come una “svista”.

 

Variabilità naturale

È importante notare che il trattamento dell’IPCC sottovaluta la variabilità naturale del flusso di energia solare che penetra nel sistema climatico. Un elemento chiave che determina questa variazione è l'”albedo”, la percentuale di luce solare che viene riflessa dalle nuvole o dalla superficie. L’estensione della copertura nuvolosa, che in genere copre circa i due terzi della superficie terrestre, è in realtà piuttosto dinamica e, di conseguenza, l’albedo varia da un mese all’altro in un intervallo compreso tra 0,275 e 0,305. Clauser stima che la variazione mensile dell’energia riflessa sia compresa nell’intervallo (95-105 W/m2). Clauser osserva che questo andamento mensile fluttuante non è ben replicato dai modelli informatici del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) utilizzati dall’IPCC, che devono quindi mancare di aspetti chiave della fisica delle nubi.

Questo è un dato significativo perché la variabilità naturale introdotta nel sistema climatico dalle variazioni delle nubi e dell’albedo è superiore all’effetto dei gas serra secondari come la CO2. Inoltre, la relativa stabilità del sistema climatico terrestre di fronte a queste oscillazioni dell’apporto di energia solare indica che sono in atto meccanismi di retroazione negativa.

 

Flussi di calore superficiale e natura dell’equilibrio atmosferico

Prima di tornare al tema delle nuvole, è necessario fare alcune osservazioni sui flussi di energia rappresentati nella Figura 1. In termodinamica è fondamentale che il calore di superficie e la natura dell’equilibrio dell’atmosfera siano in equilibrio. In termodinamica è fondamentale distinguere tra energia e calore. La Prima Legge della Termodinamica afferma che l’energia si conserva. La Seconda Legge della Termodinamica afferma che l’entropia non diminuisce mai, e questo a sua volta implica che il calore fluisce solo da oggetti più caldi a oggetti più freddi e mai il contrario. Per comprendere la fisica dei processi atmosferici è necessario tenere conto di questa direzionalità dei flussi di calore. Pertanto, il flusso di energia “gas serra verso la superficie” (339-347 W/m2) mostrato nel diagramma dell’IPCC non rappresenta in realtà un flusso di calore, ma agisce semplicemente per contrastare una parte del flusso di energia “verso la superficie” (395-400 W/m2), con il risultato che il tasso di raffreddamento della superficie per radiazione è determinato dalla differenza (56 +/-5 W/m2). Possiamo utilizzare questa intuizione per mettere in prospettiva il bilancio dei flussi di calore in superficie, come mostrato nella Tabella 2.

 

Tabella. 2. Flussi di calore in superficie. I flussi di calore verso il basso (verso l'alto) alla superficie terrestre sono mostrati insieme ai loro errori. Il calore radiante è il netto dei flussi di energia verso l'alto e verso il basso della superficie di cui alla Figura 1.
Tabella. 2. Flussi di calore in superficie. I flussi di calore verso il basso (verso l’alto) alla superficie terrestre sono mostrati insieme ai loro errori. Il calore radiante è il netto dei flussi di energia verso l’alto e verso il basso della superficie di cui alla Figura 1.

 

I modelli climatici a circolazione generale oggi in uso sono stati ispirati dal lavoro del fisico premio Nobel Syukuro Manabe, che nel 1967 ha introdotto il paradigma del sistema atmosferico come in equilibrio radiativo convettivo1. Dalla Tabella 2 si evince che il flusso convettivo di calore latente e sensibile è due volte più importante della radiazione nel raffreddamento della superficie terrestre. L’incorporazione della convezione da parte di Manabe rappresenta un netto miglioramento rispetto alla precedente generazione di modelli radiativi. Ci si può tuttavia chiedere se la predilezione per cercare di comprendere le dinamiche atmosferiche solo in termini di radiazione, piuttosto che di flussi di calore convettivi, persista ancora all’interno della comunità dei modelli climatici e se questo sia alla base della continua incapacità dei modelli climatici di corrispondere alle osservazioni.

 

Forzatura radiativa e feedback negativi

I primi lavori di Manabe, recentemente confermati da calcoli raffinati effettuati da Happer e van Wjngaarden2, descrivono l’impatto dei gas serra in termini di “forzante radiativo”, cioè il loro impatto transitorio sul bilancio energetico della parte superiore dell’atmosfera (ToA). Entrambi calcolano che il forcing radiativo dovuto a un raddoppio della CO2 porta a una riduzione di circa 3 W/m2 della radiazione termica uscente in condizioni di cielo sereno. Applicando la legge di Stefan-Boltzmann, secondo la quale la radiazione del corpo nero aumenta come quarta potenza della temperatura (misurata in gradi Kelvin), si ottiene che le sorgenti radianti nell’atmosfera dovrebbero aumentare di temperatura di circa 0,75°C per produrre una radiazione supplementare di compensazione. La domanda chiave per la fisica del clima è: qual è la risposta di temperatura compensativa della superficie del suolo necessaria per ripristinare la radiazione termica al ToA?

I 27 modelli climatici CMIP utilizzati dall’IPCC incorporano una sensibilità climatica di equilibrio (ECS) con un intervallo compreso tra 1,8°C e 5,6°C di aumento della temperatura della superficie del suolo per raddoppio della CO23. Si tratta di un valore compreso tra 2,5 e 7,5 volte superiore alla risposta della temperatura atmosferica di 0,75°C, il che implica la presenza di alcuni meccanismi di retroazione positiva molto consistenti incorporati nei modelli CMIP che moltiplicano la forzante iniziale.

Clauser fa l’osservazione generale, basata sul principio di Le Chatelier, che un sistema fisico complesso in equilibrio contiene tipicamente molteplici meccanismi di retroazione negativa che agiscono per opporsi piuttosto che per amplificare le forzature e mette in dubbio la base delle presunte retroazioni positive dell’IPCC.

In effetti, è molto più facile identificare i meccanismi di retroazione negativa che quelli di retroazione positiva. La Tabella 3 illustra le ovvie retroazioni negative in risposta a un aumento della temperatura superficiale di 1°C, che derivano dall’applicazione della fisica di base ai flussi di calore della Figura 1.

 

 

Tabella. 3. Risposte di feedback all'aumento della temperatura superficiale. Riflessione solare da parte delle nuvole: aumento stimato del 7% in 75 W/m2. Evaporazione stimata al 7% di aumento in 82 W/m2. Aumento termico superficiale basato sulla legge di Stefan-Boltzmann applicata all'aumento della temperatura superficiale da 15°C a 16°C.
Tabella. 3. Risposte di feedback all’aumento della temperatura superficiale. Riflessione solare da parte delle nuvole: aumento stimato del 7% in 75 W/m2. Evaporazione stimata al 7% di aumento in 82 W/m2. Aumento termico superficiale basato sulla legge di Stefan-Boltzmann applicata all’aumento della temperatura superficiale da 15°C a 16°C.

 

La relazione Clausius-Clapeyron prevede che il contenuto di vapore acqueo saturo dell’aria aumenti del 7% per un aumento della temperatura di 1°C rispetto all’attuale media globale di circa 15°C. Su questa base, l’IPCC stima un feedback positivo di 1,3 W/m2 dovuto all’aumento del contenuto di vapore acqueo nell’atmosfera e al conseguente assorbimento della radiazione superficiale. Tuttavia, come sottolinea Clauser, la relazione Clausius-Clapeyron deve anche portare a un aumento comparabile dell’evaporazione, della formazione di nubi e delle precipitazioni, insieme al trasferimento del calore latente (di evaporazione dell’acqua) dalla superficie del suolo. Le conseguenti retroazioni negative agiscono per compensare il forcing radiativo. In particolare, (a) l’effetto dell’aumento della riflessione solare da parte delle nuvole ha un impatto diretto sul bilancio energetico del ToA e (b) la fisica della convezione prevede che l’aria riscaldata si espanda, acquisisca galleggiabilità e salga fino alla tropopausa (a circa 11 km di altitudine), rilasciando il suo calore extra come radiazione termica nello spazio. Sebbene una parte della radiazione termica superficiale venga assorbita dall’atmosfera, dalla Tabella 3 si evince che le retroazioni negative identificate superano quelle positive calcolate dall’IPCC.

Clauser sottolinea che l’entità del feedback negativo delle nuvole dipende non solo dalla loro estensione, ma anche dalla loro distribuzione sulla superficie terrestre e dalla loro riflettività. La maggior parte delle nuvole si forma grazie al forte assorbimento della luce solare da parte degli oceani, dove l’impatto di raffreddamento della riflessione delle nuvole è maggiore rispetto alla terraferma. Nel loro insieme, le retroazioni negative termiche, convettive e delle nuvole si combinano per fornire un meccanismo di termostatazione che stabilizza la temperatura della superficie terrestre contro le forzature, indipendentemente dal fatto che queste provengano dalla variabilità dell’insolazione solare (ad esempio, a causa di cambiamenti nella copertura nuvolosa) o dall’effetto dei gas serra. Clauser stima una forza di retroazione netta negativa combinata nell’intervallo 7-14 W/m2 per 1°C, coerente con le grandezze della Tabella 3.

Se ipotizziamo una retroazione negativa netta complessiva di (10) W/m2 per 1°C alla superficie, nella parte centrale dell’intervallo di Clauser, questa sarebbe tre volte superiore al forcing radiativo di un raddoppio della CO2 in cielo sereno, pari a 3 W/m2 , quindi l’aumento della temperatura superficiale necessario per compensare il forcing radiativo implicherebbe un ECS di soli 0,3°C. Con questo livello di feedback negativo, la gamma di ECS da 1,8°C a 5,6°C utilizzata dall’IPCC sovrastima l’effetto della CO2 di un fattore compreso tra 6 e 19 volte.

Equivalentemente, in questa gamma di feedback negativi, l’intervallo ECS da 1,8°C a 5,6°C implicherebbe un aumento del flusso di calore dalla superficie compreso tra 18 e 56 W/m2 per compensare un forcing radiativo di soli 3 W/m2 nell’atmosfera. Dove va a finire il resto del flusso di calore? La Prima Legge della Termodinamica prevede che questa energia non possa scomparire e la Seconda Legge della Termodinamica prevede che il calore nell’atmosfera possa solo trasferirsi a una superficie più fredda (cioè irradiarsi nello spazio). I modelli climatici dell’IPCC sembrano violare la Prima o la Seconda Legge della Termodinamica, forse entrambe.

 

Conclusioni


In conclusione, Clauser sostiene che i meccanismi di feedback negativo del sistema climatico terrestre stabilizzano le temperature contro il riscaldamento dovuto all’aumento del forcing radiativo. Come corollario, non esiste una crisi climatica dovuta al riscaldamento globale antropogenico indotto dalla CO2. Allo stesso modo, le retroazioni negative servono a stabilizzare le temperature superficiali contro il raffreddamento. Questo meccanismo termostatico, che si basa sulle proprietà termodinamiche dell’acqua, può spiegare come un pianeta ricco di acqua come la Terra sia stato ospitale per la vita nel corso della storia.

La narrativa sul clima promulgata dall’IPCC e dai suoi sostenitori si basa su statistiche scadenti, su un’errata selezione dei dati e su un trattamento incompleto dei meccanismi fisici, che include l’ignoranza di importanti feedback negativi.

Un’analisi dei feedback negativi implica che l’aumento del 50% della CO2 dall’epoca preindustriale (280 ppm) al livello attuale (420 ppm) è plausibilmente la causa di soli 0,15°C di riscaldamento globale.

Una spiegazione fisica dei cicli storici di riscaldamento e raffreddamento della Terra e del riscaldamento osservato a partire dagli anni ’70 deve guardare alla variabilità indotta dai molti altri meccanismi naturali discussi nella letteratura sul clima, come i cicli solari, i cicli orbitali/lunari, la variabilità delle nuvole, i cicli oceanici, i vulcani, la variabilità dell’ozono, le isole di calore urbane e così via. Questi aspetti esulano dallo scopo di questa nota.

Dr. Rudolph Kalveks

 

Il Dr. Rudolph Kalveks è un dirigente in pensione. Ha conseguito il dottorato di ricerca in fisica teorica.

 

Note:

  1. S. Manabe and R. T. Wetherald, Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity, J. Atmos. Sci. 24, 241 (1967). 
  2. van Wijngaarden, W.A. and Happer, W., 2020. Dependence of Earth’s Thermal Radiation on Five Most Abundant Greenhouse Gases. arXiv preprint arXiv:2006.03098
  3. Zelinka, M.D., Myers, T.A., McCoy, D.T., Po‐Chedley, S., Caldwell, P.M., Ceppi, P., Klein, S.A. and Taylor, K.E., 2020. Causes of higher climate sensitivity in CMIP6 models. Geophysical Research Letters47(1), p.e2019GL085782. 

 

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