A Mauna Loa, nelle Hawaii, è stata misurata la più alta concentrazione di CO₂ degli ultimi decenni, e probabilmente degli ultimi milioni di anni. Gli studi sul clima del passato possono fornirci indizi per prevedere l'entità dei futuri cambiamenti climatici.

Ci siamo. La concentrazione atmosferica di diossido di carbonio (CO₂) ha superato la fatidica soglia di 400 parti per milione (ppm). Un traguardo poco auspicabile ma atteso da tempo, visto che negli ultimi decenni i livelli di questo gas, uno dei principali responsabili dell’effetto serra, sono costantemente aumentati. Da quando sono cominciate le misurazioni sistematiche, 55 anni fa, il CO₂ non ha mai raggiunto concentrazioni così elevate. Ma nessun essere umano le ha mai sperimentate, perché per trovare valori analoghi bisogna risalire a oltre 3 milioni di anni fa, in pieno Pliocene, quando i primi ominidi bipedi vagavano per le savane africane. Ed è proprio questo confronto che spaventa i climatologi, perché a quel tempo il nostro pianeta era molto diverso da come si presenta oggi.

Un traguardo storico
La misurazione è stata effettuata presso il Mauna Loa Observatory, sull’isola maggiore delle Hawaii. Il Mauna Loa, alto 4169 metri, è per volume il vulcano più grande della Terra, di poco più basso del vicino Mauna Kea. La particolare posizione geografica - in mezzo all'oceano Pacifico - e l'altezza considerevole ne fanno il luogo ideale per il monitoraggio fisico della libera atmosfera e in particolare delle concentrazioni globali di CO₂. ll Mauna Loa Observatory raccoglie dati dal 1958, ed è quindi la più antica e autorevole stazione al mondo di misura in continuo di questo gas.   

Gli scienziati della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) hanno dato per primi la notizia: il sito web dell’agenzia federale, che viene aggiornato quotidianamente, ha riportato per il 9 maggio una media giornaliera di 400,03 ppm di CO₂. Il dato è stato poi confermato da un secondo team di scienziati della Scripps Institution of Oceanography dell’Università della California a San Diego. I loro strumenti hanno registrato nello stesso periodo di 24 ore un valore di 400.08 ppm.

ll Mauna Loa Observatory delle Hawaii è la più antica stazione al mondo di misura in continuo del diossido di carbonio. Per decenni, gli scienziati hanno monitorato il costante aumento della sua concentrazione atmosferica, che ha raggiunto, pochi giorni fa, la soglia storica di 400 ppm (Immagine: NOAA)  

Il team di Scripps è guidato da Ralph Keeling, figlio del defunto Charles David Keeling che 55 anni fa fu pioniere delle misurazioni al Mauna Loa. Da allora, la curva di Keeling (che mostra l’aumento costante dei livelli di CO₂ causato principalmente dalla combustione di combustibili fossili) è diventata un’icona del cambiamento climatico. Quando Keeling senior cominciò il monitoraggio, il livello di CO₂ era di 315 ppm. Alla sua morte, nel giugno 2005, era già di 382 ppm. Suo figlio Ralph ne ha raccolto la preziosa eredità, continuando la missione del padre, e diventando testimone diretto di un traguardo che potrebbe avere conseguenze epocali. 

Il respiro della Terra
La misura di 400,03 ppm riportata dalla NOAA il 9 maggio si riferisce a quel singolo giorno. Ogni punto sulla curva di Keeling, tuttavia, è in realtà una media di tutte le misurazioni effettuate a Mauna Loa durante un intero mese. È improbabile che la concentrazione di CO₂ a Mauna Loa rimarrà sempre sopra 400 ppm anche nei prossimi giorni - chi fosse curioso, può controllare qui i valori giornalieri - e di sicuro non per tutto il 2013. Picchi di CO₂ si registrano infatti nel mese di maggio di ogni anno, poi, entro giugno, il livello ricomincia a scendere. 

Nell’emisfero settentrionale, dove si concentra la maggior parte delle terre emerse, a primavera inoltrata le piante sono in pieno sviluppo, e sequestrano enormi quantità di CO₂ dall’atmosfera, per alimentare la propria crescita. Perciò, a novembre, il livello di CO₂ risulta inferiore di 5 o 6 ppm. Poi, in inverno, la curva di Keeling torna a salire. In questa stagione, infatti, le piante delle foreste boreali smettono di sintetizzare nuovi carboidrati, e per vivere consumano le proprie riserve, rilasciando maggiori quantità di CO₂ in atmosfera.

Nella curva di Keeling, l'andamento a dente di sega è dovuto a fluttuazioni stagionali naturali dei livelli di diossido di carbonio. Ma la concentrazione di questo gas serra è costantemente aumentata negli ultimi 55 anni (Immagine: Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego)

Nella curva di Keeling questa variazione stagionale produce un andamento oscillatorio detto “a dente di sega”, che è stato scoperto a Mauna Loa ed è del tutto naturale. Ma gli scienziati hanno rivelato al mondo anche una componente artificiale della curva: il continuo incremento di CO₂, anno dopo anno, che dura da decenni. 

Nonostante la sua posizione isolata, lontana dalle grandi foreste e dalle ciminiere che potrebbero falsare le misure, Mauna Loa non è perfettamente rappresentativo di tutto il pianeta. La rete globali di stazioni di rilevamento del CO₂ monitorata dalla NOAA indica che la media globale è sempre inferiore di alcune parti per milione. Il motivo è semplice: nell’emisfero settentrionale è concentrata la maggior parte delle emissioni di CO₂ da combustibili fossili, e serve circa un anno perché l’inquinamento prodotto al nord si diffonda anche nel sud del mondo. A sua volta, Mauna Loa registra valori inferiori rispetto all’Artico, dove lo scorso anno la media delle misurazioni dell’intero mese di maggio era superiore a 400 ppm. Ma è solo questione di tempo: entro il 2015 o il 2016, tutta l’atmosfera terrestre, e per l’intero anno, sforerà questa soglia. Con quali conseguenze?

Un nuovo Pliocene?
Gli studi sul paleoclima e sulla distribuzione dei viventi nelle epoche passate forniscono molti indizi utili per prevedere gli effetti climatici dell’impennata del CO₂. Fino al XX secolo, di sicuro il suo valore è rimasto inferiore a 300 ppm, e la soglia attuale non è mai stata raggiunta, per lo meno negli ultimi 800.000 anni. Lo sappiamo con certezza grazie ad analisi dirette delle bolle d’aria antica intrappolata in carote di ghiaccio antartico. Più indietro per il momento non riusciamo a misurare, ma possiamo stimare che valori prossimi a 400 ppm caratterizzassero il Pliocene, tra 2,6 e 5,3 milioni di anni fa. 

L'isola di Ellesmere, nell'Artico canadese, oggi è ricoperta dai ghiacci, ma milioni di anni fa ospitava una fauna tropicale con coccodrilli e tapiri (Immagine: NASA)

Livelli molto superiori, perfino da 2 a 10 volte più alti di quello attuale, caratterizzavano probabilmente l’Eocene, circa 50 milioni di anni di anni fa. È l’unica conclusione che possa spiegare perché la Terra all’epoca fosse così torrida.  Ellesmere Island, al largo della punta settentrionale della Groenlandia, in pieno Artico canadese, ospitava foreste paludose di cipressi popolate da alligatori e tapiri. Poi, lentamente, la concentrazione di CO₂ è scesa, a mano a mano che il carbonio veniva inglobato nei sedimenti calcarei, e il clima diventava più freddo e secco. 

Il pendolo climatico
Nel Pliocene, a Ellesmere avremmo visto una fauna e una flora completamente diverse, con castori, cavalli e cammelli giganti a passeggio in boschi di larici. La Terra usciva da un lungo periodo di intenso effetto serra, e le temperature medie erano più alte di 2 o 3 gradi rispetto a oggi. Di conseguenza c’era ancora poco ghiaccio (ma le glaciazioni erano alle porte), quindi molta più acqua nei mari, il che significa che il loro livello era molto più alto di quello attuale. Quanto, esattamente, non si sa, ma si pensa dai 10 ai 40 metri. Anche con le stime più prudenti, se lo stesso fenomeno dovesse ripetersi oggi, la geografia terrestre e gli insediamenti umani verrebbero completamente stravolti. Le principali metropoli mondiali e alcune tra le regioni più densamente abitate del pianeta si trovano infatti lungo le coste.

Dal momento che il Pliocene è scivolato in un’alternanza di periodi glaciali e interglaciali, quanto è plausibile una nuova glaciazione in un mondo con il CO₂ a 400 ppm e oltre? I modelli indicano che potrebbe verificarsi ancora, in un tempo sufficiente. L’effetto sulle glaciazioni delle variazioni orbitali è stato sicuramento amplificato dai livelli di CO₂, che negli ultimi 800.000 anni hanno marciato al passo, anche se in direzione opposta, con l’avanzamento dei ghiacci.  

Oggi siamo molto vicini a una soglia critica per la fusione della calotte glaciali della Groenlandia e dell’Antartide occidentale. Il processo non sarà immediato, ma richiederà probabilmente alcune migliaia di anni (sufficienti forse a dislocare in punti più sopraelevati le grandi metropoli costiere), e questa è la buona notizia. La cattiva notizia è che la fusione delle calotte di 400.000 anni fa, durante il periodo interglaciale noto come Marine Isotope Stage 11, avvenne nonostante il livello di CO₂ fosse molto più basso di quello attuale, circa 290 ppm. 

Molte parole, pochi fatti
L’allarme dei cambiamenti climatici legati all’effetto serra è stato lanciato decenni fa, ma i politici in tutto il mondo sono sempre stati ostacolati nel loro tentativo di raggiungere un accordo globale sulla riduzione delle emissioni di combustibili fossili. Il protocollo di Kyoto, lo strumento attuativo della Convenzione quadro sui cambiamenti climatici, non è mai stato ratificato dagli USA, che da soli sono responsabili del 36% delle emissioni. I suoi vincoli non vengono tuttora imposti a paesi emergenti come la Cina, che nonostante i massicci investimenti sulle energie rinnovabili è diventata il primo inquinatore ed emettitore di CO₂ del pianeta. 

Un video (in inglese) che spiega gli effetti del riscaldamento globale, associato all'aumento delle concentrazioni di  CO₂, sulla crescita delle piante (via Wikimedia Commons)

Molti scienziati sostengono che per evitare i peggiori impatti dei cambiamenti climatici la concentrazione di CO₂ dovrebbe essere stabilizzata almeno a 450 ppm. Altri propendono per un obiettivo ancora più ambizioso: scendere al livello di 350 ppm, che a Mauna Loa non si registra dal 1988. Ma la storia dimostra che bastano livelli molto inferiori per innescare grandi stravolgimenti. Anche se riuscissimo a fermarci a quota 400 ppm – cosa improbabile visto il trand attuale - la temperatura del pianeta salirebbe ancora per secoli.