ONORA IL PADRE E LA MADRE
( NO CARBON - NO LIFE)

  
  Cap.4-Bilancio Globale Integrato.
 

 

 

Passiamo ora a riassumere i dati sperimentali acquisiti sul nostro pianeta terra che si suddividono essenzialmente in tre capitoli

  a) Bilancio dei flussi radiativi al limite della troposfera. Bilancio Energetico (ERB) Earth Radiation Badget

Come gia detto sopra il Bilancio energetico radiativo è stato l’oggetto delle prime indagini sperimentali per misurare l’entità dell’effetto serra e la sua correlazione con la concentrazione di CO2 nell’aria.

Lo strumento inizialmente utilizzato era un bolometro con un piccolo foro di entrata che era posto al culmine dell’atmosfera TOA (Top of Atmosphere) e misurava la radiazione incidente proveniente dal sole TSI (Total Solar Irradiance). Tale strumento, con un foro di entrata più largo veniva rivolto verso la terra in modo da registrare la radiazione totale da essa proveniente che è composta dalla luce riflessa nel campo del visibile, RSF(Refected Solar Flux = albedo) più la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre OLR (Outgoing Longwave Radiation). Le due componenti venivano separate introducendo un filtro che faceva passare solo la luce visibile e tagliava l’infrarosso.

I problemi di questo tipo di misure, oltre a quelli strumentali di sensibilità, calibrazione e stabilità erano legati soprattutto alla determinazione della luce incidente sulle varie zone della superficie terrestre a causa della riflessione dovuta a nubi ed altri fenomeni atmosferici. Per questa ragione queste misure sono state successivamente integrate con rilevazioni effettuate con strumenti a scansione che fotografavano la superficie terrestre e con misure termiche effettuate negli oceani.

La sintesi di questo tipo di misure è stata effettuata da S. Dewitte in una pubblicazione del 7 Novembre 2017 [ Remote Sensing Devitte Review 2017]

Il valore di TSI = 1362 W/m2

Tale valore è stato diviso per 4 (che è il rapporto tra la superficie del cerchio che proietta la radiazione solare sulla terra e la superficie della terra stessa)
Il valore dell’albedo (RSF) è 101,6 W/m2
Il valore di OLR è di 238 W/m2

Da cui si ricava che la forzante radiativa, al TOA è di 1362/4 -238 – 101,6 = 0,9 W/m2.
Cioè questo è lo sbilanciamento energetico che secondo tali studi provoca il surriscaldamento terrestre e quindi i cambiamenti climatici. Tale sbilanciamento OLR(T) è correlato con la temperatura dalla relazione
dOLR(T)/dT = 2.93 W/m2 K
in realtà in questo sbilanciamento è compresa anche la parte di energia utilizzata per la formazione della Biomassa.

  b) Bilancio della ridistribuzione annuale del Carbonio nella Atmosfera e nella Biosfera.
      [ Global Carbon Budget 2020]

Per una corretta correlazione tra lo sbilanciamento dei flussi energetici al top dell’atmosfera, l’aumento della temperatura e la concentrazione della CO2 nella atmosfera è stata fatta una valutazione della immissione della CO2 a causa della attività umana e della sua distribuzione nel globo terracqueo.

Sono state prese in considerazione le emissioni da parte delle sorgenti fossili (EFOS) con e senza cosiderare le emissioni dovute alla produzione del cemento che comportano una iniziale emissione ed un successivo riassorbimento, inoltre sono state considerate le emissioni dovute al cambiamento di uso del suolo ed alle deforestazioni (ELUC = land-use change ), queste emissioni di tipo antropico vengono controbilanciate da un aumento del Gas nell’atmosfera (GATM) un assorbimento da parte della superficie terrestre (SLAND = Sink Land) e da parte dell’oceano (SOCEAN) lo sbilanciamento osservato (BIM=Budget Imbalance) è stato attribuito ad una non corretta valutazione delle grandezze in gioco.

Il tasso di crescita della CO2, calcolato in media su tre decenni consecutivi (1985-1995, 1995-2005 e 2005-2015), è passato da 1,42 ppm/anno a 1,86 ppm/anno e a 2,06 ppm/anno (tot.=53,4 ppm). I livelli di CO2 oggi sono superiori del 48% rispetto al livello preindustriale.   Nell’ultimo decennio circa il 45% della CO2 è rimasto nell’atmosfera, il 22% è stato assorbito dall’oceano e il 30% dalla terraferma, il 3% non è attribuito


Da questi dati si vede che la nuova CO2 immessa a causa delle attività antropiche si divede grossolanamente in due parti e cioè il 47% rimane in atmosfera mentre il 48% viene assorbita dagli oceani e dalla superficie terrestre, queste percentuali sono grossolanamente uguali a quelle trovate per il bilancio della biomassa, dimostrando che il C immesso fa parte integrante del bilancio della biomassa cioè del meccanismo che genera e sostiene la vita nel nostro pianeta.



  c) Bilancio del contenuto e della distribuzione energetica.

Ammettendo uno sbilanciamento energetico di 0,9W/m2 al TOA , essendo la superficie della terra uguale a 5,101 1014 m2 ed essendoci in un anno 31,536 106 sec. Avremo che in un anno l’accumulo del surplus di energia è 144,779 1020 j =4,0216 1018 Wh = 4,0216 106 TWh = 4021,6 PWh/y

Nel 2015 la produzione totale dalla fotosintesi è 250 PgC di cui 125 PgC si è trasformato in Biomassa mentre 125 PgC sono ritornati in atmosfera a causa della respirazione autotropica. E 125 PgC (65 in terra e 60 in oceano) hanno costituito la NPP cioè la produzione primaria netta.

Nel capitolo precedente dedicato alla fotosintesi abbiamo visto che l’energia minima necessaria per ottenere 1 gr di C presente nella biomassa è di 43,6 Wh. Tuttavia parte di questa energia necessaria per la fotosintesi viene in buona parte riceduta all’ambiente infatti il contenuto energetico di 1g di C è minore e si può calcolare dividento l’energia immessa dai combustibili fossili (nel 2019) che è di 143,967 PWh (fig.4c) (che rappresenta il 3,58% dello sbilancio energetico) per il peso del carbonio immesso che è di 11,5 PgC.
Da cui si deduce che il contenuto energetico di 1 g C = 12,5 Wh.


Figura 9

video: https://www.youtube.com/watch?v=ELYeTo2HqYY

Ne consegue che l’energia catturata per la produzione di biomassa è data dal prodotto di 125 PgC per 12,5 Wh di ogni grammo di carbonio quindi è 1563 PWh/y ma l’energia necessaria perché avvenga la reazione di fotosintesi è 125 PgC per 43,6 Wh = 5450 PWh/y che è l’energia necessaria per superare l’energia di attivazione delle varie reazioni fotochimiche. Questi numeri, benché necessariamente approssimati, mostrano che circa il 38,9% dello sbilanciamento al TOA viene trasformato in biomassa ma che il resto della energia è necessaria (almeno in gran parte) a creare le condizioni necessarie per la fotosintesi.

Questo sbilanciamento energetico al TOA veniva implicitamente ed erroneamente attribuito alla attività antropica e determinato dalla presenza della CO2 indicata come causa del riscaldamento terrestre i realtà esso esercita un ruolo fondamentale nella fotosintesi e nel mantenimento della vita sul nostro pianeta.