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Presentato il rapporto "Cambiamento climatico e territorio" del comitato scientifico dell'Onu sul clima. La terra e il clima interagiscono tra loro con modalità complesse.

 

 

Implicazioni del cambiamento climatico, della variabilità e degli eventi estremi per i sistemi terrestri

Il riscaldamento antropogenico ha comportato cambiamenti nelle zone climatiche, principalmente come aumento dei climi secchi e diminuzione dei climi polari. Si prevede che il riscaldamento in corso porti a nuovi climi caldi nelle regioni tropicali e a spostare le zone climatiche verso le latitudini medio-alte e verso l'alto nelle regioni con altitudini più elevate.

Gli ecosistemi in queste regioni saranno sempre più esposti a temperature e precipitazioni estreme oltre i regimi climatici ai quali sono attualmente adattati, che possono alterare la loro struttura, composizione e funzionamento. Inoltre, si prevede che il riscaldamento ad alta latitudine acceleri lo scongelamento del permafrost e aumenti gli incendi e la siccità nelle foreste boreali.

A livello globale, l’attività foto sintetica è aumentata negli ultimi 2-3 decenni del 22–33%, in particolare in Cina, India, molte parti d'Europa, America settentrionale centrale, Brasile sud-orientale e Australia sud-orientale. Ciò deriva da una combinazione di fattori diretti (ad es. l’uso e gestione del suolo, conservazione ed espansione delle foreste) e fattori indiretti legate alle attività umane (ad es. fertilizzazione con CO2, stagione di crescita prolungata, riscaldamento globale, deposizione di azoto, aumento delle radiazioni diffuse). Le tendenze alla diminuzione dell'attività fotosintetica sono attese in molte regioni in cui sono previsti aumenti della siccità e delle ondate di calore.

La frequenza e l'intensità di alcuni eventi meteorologici e climatici estremi sono aumentate come conseguenza del riscaldamento globale e continueranno ad aumentare in scenari di media e alta emissione.

I recenti eventi legati al calore, ad esempio le ondate di calore, sono stati resi più frequenti o intensi a causa delle emissioni di gas serra antropogenici nella maggior parte delle regioni terrestri e la frequenza e l'intensità della siccità sono aumentate in Amazzonia, Brasile nord-orientale, Mediterraneo, Patagonia, la maggior parte dell'Africa e della Cina nord-orientale. Si prevede che le ondate di calore aumenteranno in frequenza, intensità e durata nella maggior parte del mondo e si prevede che la frequenza e l'intensità della siccità aumenterà in alcune regioni che sono già soggette alla siccità, prevalentemente nel Mediterraneo, nell'Europa centrale, nel sud Amazzonia e Africa meridionale. Questi cambiamenti avranno un impatto sugli ecosistemi, sulla sicurezza alimentare e sui processi del territorio, compresi i flussi di gas serra (GHG).

 

 

 

Flussi di gas serra terrestri su terre non gestite e gestite

L'agricoltura, la silvicoltura e altri usi del suolo (AFOLU) sono una fonte significativa di emissioni di gas a effetto serra, essa ha contribuito, per il periodo 2007-2016 , per il 22% delle emissioni antropogeniche di biossido di carbonio (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O).

Il flusso netto di CO2 di AFOLU è composto da due flussi lordi contrapposti: emissioni lorde (20 GtCO2anno-1) da deforestazione, coltivazione di suoli e ossidazione di prodotti in legno; e rimozioni lorde (-14 GtCO2anno-1) in gran parte dalla crescita delle foreste a seguito della raccolta del legno e dell'abbandono agricolo.

La terra è una fonte netta di CH4, che rappresenta il 61% delle emissioni antropogeniche di CH4 per il periodo 2005-2015. La pausa nell'aumento delle concentrazioni atmosferiche di CH4 tra il 2000 e il 2006 e il successivo aumento rinnovato sembrano essere parzialmente associate all'utilizzo del suolo e al cambiamento dell'uso del suolo. Le zone umide tropicali e le torbiere continuano ad essere importanti motori della variabilità inter-annuale e degli attuali aumenti della concentrazione di CH4. Anche i ruminanti e l'espansione della coltivazione del riso contribuiscono in modo rilevante all'attuale tendenza.

AFOLU è la principale fonte antropogenica di N2O principalmente a causa dell'applicazione dell'azoto (N) sui suoli. Nei terreni coltivati, il principale motore delle emissioni di N2O è la mancanza di sincronizzazione tra la domanda di colture N e l'offerta di suolo N, con circa il 50% delle N applicate a terreni agricoli non assorbiti dalla coltura. I terreni coltivati emettono oltre 3 MtN2O-Nanno-1.

I pascoli sono responsabili di oltre un terzo delle emissioni di N2O antropogeniche totali o di oltre la metà delle emissioni agricole. Le emissioni provengono in gran parte dal Nord America, dall'Europa, dall'Asia orientale e dall'Asia meridionale.

 

 

I cambiamenti nelle condizioni del suolo dovuti all'uso umano o i cambiamenti climatici a loro volta influenzano il clima regionale e globale . Su scala globale, ciò è guidato da cambiamenti nelle emissioni o dalla rimozione di CO2, CH4 e N2O via terra (effetti biogeochimici) e da cambiamenti nell'albedo superficiale. Eventuali cambiamenti nella terra locale che ridistribuiscono energia e vapore acqueo tra la terra e l'atmosfera influenzano il clima regionale.

 

Le condizioni del terreno modulano la probabilità, l'intensità e la durata di molti eventi estremi, tra cui ondate di calore e forti precipitazioni. Le condizioni del terreno asciutto favoriscono o rafforzano le condizioni delle ondate di caldo estivo attraverso una ridotta evapotraspirazione e un aumento del calore sensibile. Al contrario, le condizioni del suolo umido, ad esempio dall'irrigazione o pratiche di gestione delle colture che mantengono una coltura di copertura per tutto l'anno, possono smorzare eventi di caldo estremo attraverso una maggiore evapotraspirazione e una riduzione del calore sensibile. La siccità può essere intensificata da una cattiva gestione del territorio. L'urbanizzazione aumenta gli eventi estremi di pioggia.

 

 

 

Processi sottostanti interazioni terra-clima

La terra interagisce continuamente con l'atmosfera attraverso scambi, ad esempio, di gas a effetto serra (ad es. CO2, CH4, N2O), acqua, energia o precursori di forzanti climatici di breve durata (ad es. Composti organici volatili biogenici, polvere, carbone). La biosfera terrestre interagisce anche con gli oceani attraverso processi come l'afflusso di acqua dolce, nutrienti, carbonio e particelle. Queste interazioni influenzano dove e quando cade la pioggia e quindi le esigenze di irrigazione per colture, frequenza e intensità delle ondate di calore e qualità dell'aria. Sono modificati dal cambiamento climatico globale e regionale, dalle variazioni climatiche decadali, interannuali e stagionali e dalle condizioni meteorologiche estreme, nonché dalle azioni umane sulla terra. Questo a sua volta influenza la composizione atmosferica, la temperatura superficiale, il ciclo idrologico e quindi il clima locale, regionale e globale. Nella figura sono rappresentati alcuni dei processi fondamentali che regolano  gli effetti biofisici e biogeochimici sul clima

 

 

 

 

Le "interazioni biofisiche" sono scambi di acqua ed energia tra la terra e l'atmosfera. La terra si riscalda assorbendo le radiazioni solari e delle onde lunghe; si raffredda attraverso trasferimenti di calore sensibile (tramite conduzione e convezione) e calore latente (energia associata all'evapotraspirazione dell'acqua) nell'atmosfera e attraverso l'emissione di radiazioni a onde lunghe dalla superficie terrestre. Queste interazioni tra terra e atmosfera dipendono dalle caratteristiche della superficie terrestre, tra cui la riflettività delle radiazioni a onde corte (albedo), l'emissività delle radiazioni a onde lunghe da parte della vegetazione e dei suoli, la rugosità superficiale e l'accesso all'acqua del suolo da parte della vegetazione, che dipende da entrambi caratteristiche del suolo e quantità di radici. Su scale temporali stagionali, interannuali e decadali, queste caratteristiche variano tra i diversi tipi di copertura del suolo e tipi di uso del suolo e sono influenzate sia dai processi naturali che dalla gestione del territorio. Una fitta vegetazione con un alto indice di area fogliare, come le foreste, può assorbire più energia della vicina vegetazione erbacea in parte a causa delle differenze nella superficie dell'albedo (specialmente quando la neve è sul terreno). Tuttavia, una vegetazione più densa restituisce anche più energia all'atmosfera sotto forma di evapotraspirazione e ciò contribuisce ai cambiamenti del vapore acqueo atmosferico (contenuto, effetti e precipitazioni).

Soprattutto nelle regioni extra-tropicali, queste caratteristiche mostrano forti modelli stagionali con lo sviluppo e la senescenza della vegetazione (ad esempio, cambiamento di colore delle foglie e caduta). Ad esempio, nelle foreste decidue, la crescita stagionale aumenta l'albedo del 20-50% dai minimi primaverili ai massimi della stagione di crescita, seguita da una rapida diminuzione durante la caduta delle foglie, mentre nelle praterie, l'inverdimento primaverile provoca una riduzione dell'albedo e aumenta solo con l'invecchiamento della vegetazione.

Gli scambi di gas a effetto serra tra la terra e l'atmosfera sono definiti "interazioni biogeochimiche", che sono guidati principalmente dall'equilibrio tra fotosintesi e respirazione da parte delle piante e dalla decomposizione della materia organica del suolo da parte dei microbi. La conversione del biossido di carbonio atmosferico in composti organici mediante la fotosintesi delle piante, nota come produttività primaria netta terrestre, è la fonte della crescita delle piante, del cibo per gli esseri umani e di altri organismi e del carbonio organico nel suolo. A causa dei forti modelli stagionali di crescita, gli ecosistemi terrestri dell'emisfero settentrionale sono in gran parte responsabili delle variazioni stagionali delle concentrazioni atmosferiche globali di CO2. Oltre alla CO2, i suoli emettono metano (CH4) e protossido di azoto (N2O). La temperatura e l'umidità del suolo influenzano fortemente le attività microbiche e i flussi risultanti di questi tre gas serra.

Proprio come le emissioni di combustibili fossili, le emissioni di gas a effetto serra dovute al cambiamento antropogenico della copertura del suolo e alla gestione del territorio sono "forzanti" sul sistema climatico. Altri cambiamenti climatici basati sulla terra sono descritti come "feedback" al sistema climatico - un processo attraverso il quale il cambiamento climatico influenza alcune proprietà della terra, che a sua volta diminuisce (feedback negativo) o amplifica (feedback positivo) i cambiamenti climatici.

L'integrazione di questi processi terra-clima nelle proiezioni climatiche consente una maggiore comprensione della risposta della terra ai cambiamenti climatici e una migliore quantificazione del potenziale delle opzioni di risposta basate sulla terra per la mitigazione dei cambiamenti climatici. Tuttavia, ad oggi i modelli del sistema terrestre (ESM) incorporano alcuni processi biofisici e biogeochimici combinati solo in misura limitata e devono ancora essere inclusi molti processi pertinenti su come piante e suoli interagiscono in modo interattivo ai cambiamenti climatici.

 

 

 


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