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Qualità dell’aria
Come la qualità dell’aria influisce sul clima?
Uno dei dati più consolidati è che le emissioni dirette di inquinanti atmosferici, come i black carbon, o quelli di origine secondaria, come i solfati e l’ozono, influenzano il bilancio radiativo e quindi il cambiamento climatico.
Le emissioni di ossidi di azoto, metano e altri componenti volatili organici, di origine anche naturale, si combinano nella bassa atmosfera e, attraverso complesse reazioni fotochimiche, producono ozono troposferico. L’ozono è uno degli inquinanti che peggiora la qualità dell’aria nel periodo estivo, a elevate concentrazioni determina effetti importanti sulla salute e sulla vegetazione, per esempio riducendo la produttività delle specie di interesse agronomico. Non bisogna inoltre dimenticare che l’ozono stesso è un gas serra, seppure non particolarmente tra i più efficaci e a vita breve, che può quindi favorire il riscaldamento globale. Inoltre, anche se dal punto di vista quantitativo è difficile fornire una stima attendibile, l’ozono troposferico inibisce in parte la capacità della vegetazione di catturare dell’anidride carbonica, portando così ad un aumento netto della concentrazione di CO2 equivalente.
Ma se ridurre le emissioni di black carbon e la concentrazione di ozono troposferico (attraverso una diminuzione dei suoi precursori sia antropici che naturali) potrebbe portare ad una diminuzione della temperatura globale, infatti entrambi questi inquinanti contribuiscono al riscaldamento globale intrappolando calore in atmosfera, una riduzione di altri, come i solfati, non avrebbe lo stesso effetto, dal momento che questi hanno sull’atmosfera un effetto di raffreddamento grazie alla loro capacità di riflettere la radiazione solare.
Figura 1
Che le misure di riduzione dell’inquinamento abbiano effettivamente un effetto positivo sulla mitigazione del cambiamento climatico è ancora una questione aperta, in particolare sul breve termine (20-30 anni). Gli studi più recenti indicano infatti che le proiezioni sulle concentrazioni degli inquinanti, anche con le più efficaci misure di abbattimento delle emissioni nel settore dei trasporti e dell’energia, contribuiscono all’aumento delle temperature. Questo contributo positivo al forcing radiativo sul breve termine sembra avere un carattere prevalentemente locale, cioè sembra contribuire alla diversa distribuzione del trend di riscaldamento nelle diverse regioni.
Sul lungo termine (50-80 anni), dove il riscaldamento globale è determinato in prevalenza dall’effetto dovuto alle elevate concentrazioni di gas serra, l’impatto della presenza o meno in atmosfera di sostanze con potere raffreddante è decisamente minore.
Come il cambiamento climatico influisce sulla qualità dell’aria?
L’aumento delle concentrazioni di gas serra altera il bilancio radiativo tra l’atmosfera e la superficie della terra, portando ad una modifica delle condizioni ambientali, tra cui l’aumento delle temperature, l’incremento dei regimi meteorologici in grado di determinare modifiche nelle trasformazioni chimiche che avvengono in atmosfera e, quindi, nella composizione chimica dell’atmosfera.
In particolare un aumento delle temperature e delle condizioni di irraggiamento potrebbe aumentare le concentrazioni di ozono troposferico e degli inquinanti secondari, soprattutto nelle regioni a elevate concentrazioni dei precursori. In particolare nelle aree del centro-sud Europa e negli USA, dove le proiezioni sono più concordi, è atteso un prolungamento della stagione caratterizzata da elevate concentrazioni di ozono e un aumento degli episodi estremi di inquinamento estivi su scala locale.
Le misure di riduzione dell’ozono dovrebbero tenere conto di questa “climate penality”
che rende più critico il raggiungimento degli obiettivi di tutela della salute per l’ozono nel periodo estivo.
Ulteriori contributi del cambiamento climatico all’aumento della concentrazione di inquinanti di origine secondaria sono quelli indiretti, come l’aumento delle emissioni biogeniche dalla vegetazione e dal suolo, le condizioni più favorevoli alla volatilizzazione dei composti organici (NMVOC) e alla decomposizione termica di nitrati organici, nonché l’aumento degli incendi boschivi, fattori che non sono di facile quantificazione. Situazioni di elevata siccità nei mesi più caldi possono però ridurre la produzione delle emissioni da parte della vegetazione.
Nelle aree più antropizzate inoltre un aumento delle temperature nel periodo invernale indurrebbe ad un minore consumo dei combustibili, solidi o liquidi, per il riscaldamento contribuendo a ridurre localmente le concentrazioni, ad esempio, del particolato. Più incerto è un cambiamento dei regimi meteorologici favorevoli all’accumulo degli inquinanti in atmosfera connesso all’aumento della temperatura.
L’integrazione delle politiche
A causa dei dimostrati e significativi impatti sulla salute pubblica, le politiche di risanamento della qualità dell’aria, che consentano di raggiungere gli obiettivi definiti dall’Unione Europea, devono essere adottate e la loro efficacia deve essere oggetto di monitoraggio continuo, prevedendo meccanismi di correzione a adeguamento delle misure. A tal fine, fondamentali rimangono comunque le strategie per la riduzione delle emissioni antropogeniche e non (sia direttamente per la componente primaria sia indirettamente per la componente secondaria dell’inquinamento atmosferico) che risultano i principali driver delle condizioni di qualità dell’aria in tutti gli scenari climatici futuri.
Per essere vincenti anche dal punto di vista della mitigazione del cambiamento climatico, le strategie devono essere integrate con le politiche di riduzione dei gas serra e valutate in maniera combinata, includendo compensazioni reciproche. Ad esempio, se azioni di riduzione delle emissioni possono diminuire anche aerosol con proprietà raffreddanti, è bene che le strategie di diminuzione dei gas serra siano adeguatamente dimensionate in modo da compensare questo eventuale feedback negativo.
Maggiormente efficaci dal punto di vista climatico sono le misure sulla qualità dell’aria che implicano anche contestuale riduzione delle emissioni dei gas serra
D’altro canto, scenari di mitigazione dei gas climalteranti, ad esempio con l’adozione di politiche che puntano a raggiungere i 450-500 ppm di CO2-equivalente entro il 2100, mostrano un potenziale economico interessante perché consentono di raggiungere gli obiettivi relativi alla qualità dell’aria con costi significativamente ridotti, generando dei benefici sulla salute, sugli ecosistemi e sull’autosufficienza delle risorse e la sicurezza del sistema energetico. D’altra parte le politiche di mitigazione devono tenere conto ad ampio spettro degli effetti che possono produrre. In particolare è interessante citare l’uso delle biomasse legnose per la produzione di energia ad uso domestico che, se non effettuata con tecnologie moderne, incrementa le emissioni di particolato e di altri composti nocivi per la salute umana.
Strategie di riduzione coordinata potrebbero costituire un modo efficace per garantire benefici ad entrambi i settori in un’ottica di sostenibilità complessiva.
Figura 2
Bibliografia
Kandlikar, M., Reynolds, C.C.O., Grieshop, A.P. (2010). A Perspective Paper on Black Carbon Mitigation as a Response to Climate Change. Copenhagen Consensus Center report.
Arneth, A., Unger, N., Kulmala, M., Andreae, M.O. (2009). Clean the Air, Heat the Planet? Science. 326:672-3
Andersson, C. and Engardt, M. (2010). European ozone in a future climate. Journal of Geophysical Research. DOI: 10.1029/2008JD011690
Ebi, K.L. and McGregor, G. (2008). Climate Change, Tropospheric Ozone and Particulate Matter, and Health Impacts. Environmental Health Perspectives. 116(11):1449-1456
Rafaj P., W. Schöpp, P. Russ, C. Heyes, and M. Amann (2013). Co-benefits of post-2012 global climate mitigation policies. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 18, 801 – 824. doi: 10.1007 / s11027-012-9390-6, ISSN: 1381-2386.
IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.
IPCC, 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland.
IPCC, 2014 : Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland.
QUALITA' DELL'ARIA
Qualità dell’aria
Clima e qualità dell’aria: quale relazione?
La relazione tra cambiamento climatico e qualità dell’aria è molto complessa: le interazioni in atmosfera fra i diversi inquinanti, fra gli inquinanti e i gas serra, fra gli inquinanti e le variabili meteorologiche alterate dal cambiamento climatico, così come le interazioni con gli ecosistemi terrestri e la chimica stessa delle trasformazioni degli inquinanti in atmosfera in funzione del regime climatico sono oggetto del dibattito scientifico più attuale.
I meccanismi fisico-chimici che descrivono l’influenza reciproca tra cambiamento climatico e qualità dell’aria non sono completamente noti, come non lo sono le interazioni e le sinergie tra questi diversi processi. Anche la modellistica, che viene utilizzata per la produzione degli scenari futuri e degli impatti sulla qualità dell’aria, non è in grado di rappresentali sempre adeguatamente.
Ma la necessità di individuare delle sinergie tra le politiche di miglioramento della qualità dell’aria e di mitigazione dei gas serra, a sostegno di queste ultime, ha portato anche l’IPCC (Panel Intergovernativo per i Cambiamenti Climatici, www.ipcc.ch), nel suo V rapporto, pubblicato a fine 2013, ad affrontare per la prima volta questa tematica.
La relazione tra cambiamento climatico e qualità dell’aria è molto complessa: le interazioni in atmosfera fra i diversi inquinanti, fra gli inquinanti e i gas serra, fra gli inquinanti e le variabili meteorologiche alterate dal cambiamento climatico, così come le interazioni con gli ecosistemi terrestri e la chimica stessa delle trasformazioni degli inquinanti in atmosfera in funzione del regime climatico sono oggetto del dibattito scientifico più attuale.
I meccanismi fisico-chimici che descrivono l’influenza reciproca tra cambiamento climatico e qualità dell’aria non sono completamente noti, come non lo sono le interazioni e le sinergie tra questi diversi processi. Anche la modellistica, che viene utilizzata per la produzione degli scenari futuri e degli impatti sulla qualità dell’aria, non è in grado di rappresentali sempre adeguatamente.
Ma la necessità di individuare delle sinergie tra le politiche di miglioramento della qualità dell’aria e di mitigazione dei gas serra, a sostegno di queste ultime, ha portato anche l’IPCC (Panel Intergovernativo per i Cambiamenti Climatici, www.ipcc.ch), nel suo V rapporto, pubblicato a fine 2013, ad affrontare per la prima volta questa tematica.
Come la qualità dell’aria influisce sul clima?
Uno dei dati più consolidati è che le emissioni dirette di inquinanti atmosferici, come i black carbon, o quelli di origine secondaria, come i solfati e l’ozono, influenzano il bilancio radiativo e quindi il cambiamento climatico.
Le emissioni di ossidi di azoto, metano e altri componenti volatili organici, di origine anche naturale, si combinano nella bassa atmosfera e, attraverso complesse reazioni fotochimiche, producono ozono troposferico. L’ozono è uno degli inquinanti che peggiora la qualità dell’aria nel periodo estivo, a elevate concentrazioni determina effetti importanti sulla salute e sulla vegetazione, per esempio riducendo la produttività delle specie di interesse agronomico. Non bisogna inoltre dimenticare che l’ozono stesso è un gas serra, seppure non particolarmente tra i più efficaci e a vita breve, che può quindi favorire il riscaldamento globale. Inoltre, anche se dal punto di vista quantitativo è difficile fornire una stima attendibile, l’ozono troposferico inibisce in parte la capacità della vegetazione di catturare dell’anidride carbonica, portando così ad un aumento netto della concentrazione di CO2 equivalente.
Ma se ridurre le emissioni di black carbon e la concentrazione di ozono troposferico (attraverso una diminuzione dei suoi precursori sia antropici che naturali) potrebbe portare ad una diminuzione della temperatura globale, infatti entrambi questi inquinanti contribuiscono al riscaldamento globale intrappolando calore in atmosfera, una riduzione di altri, come i solfati, non avrebbe lo stesso effetto, dal momento che questi hanno sull’atmosfera un effetto di raffreddamento grazie alla loro capacità di riflettere la radiazione solare.
Figura 1
Schema semplificato che descrive le interazioni reciproche tra clima e qualità dell’aria
Fonte: Arpa Piemonte
Che le misure di riduzione dell’inquinamento abbiano effettivamente un effetto positivo sulla mitigazione del cambiamento climatico è ancora una questione aperta, in particolare sul breve termine (20-30 anni). Gli studi più recenti indicano infatti che le proiezioni sulle concentrazioni degli inquinanti, anche con le più efficaci misure di abbattimento delle emissioni nel settore dei trasporti e dell’energia, contribuiscono all’aumento delle temperature. Questo contributo positivo al forcing radiativo sul breve termine sembra avere un carattere prevalentemente locale, cioè sembra contribuire alla diversa distribuzione del trend di riscaldamento nelle diverse regioni.
Sul lungo termine (50-80 anni), dove il riscaldamento globale è determinato in prevalenza dall’effetto dovuto alle elevate concentrazioni di gas serra, l’impatto della presenza o meno in atmosfera di sostanze con potere raffreddante è decisamente minore.
Come il cambiamento climatico influisce sulla qualità dell’aria?
L’aumento delle concentrazioni di gas serra altera il bilancio radiativo tra l’atmosfera e la superficie della terra, portando ad una modifica delle condizioni ambientali, tra cui l’aumento delle temperature, l’incremento dei regimi meteorologici in grado di determinare modifiche nelle trasformazioni chimiche che avvengono in atmosfera e, quindi, nella composizione chimica dell’atmosfera.
In particolare un aumento delle temperature e delle condizioni di irraggiamento potrebbe aumentare le concentrazioni di ozono troposferico e degli inquinanti secondari, soprattutto nelle regioni a elevate concentrazioni dei precursori. In particolare nelle aree del centro-sud Europa e negli USA, dove le proiezioni sono più concordi, è atteso un prolungamento della stagione caratterizzata da elevate concentrazioni di ozono e un aumento degli episodi estremi di inquinamento estivi su scala locale.
Le misure di riduzione dell’ozono dovrebbero tenere conto di questa “climate penality”
che rende più critico il raggiungimento degli obiettivi di tutela della salute per l’ozono nel periodo estivo.
Ulteriori contributi del cambiamento climatico all’aumento della concentrazione di inquinanti di origine secondaria sono quelli indiretti, come l’aumento delle emissioni biogeniche dalla vegetazione e dal suolo, le condizioni più favorevoli alla volatilizzazione dei composti organici (NMVOC) e alla decomposizione termica di nitrati organici, nonché l’aumento degli incendi boschivi, fattori che non sono di facile quantificazione. Situazioni di elevata siccità nei mesi più caldi possono però ridurre la produzione delle emissioni da parte della vegetazione.
Nelle aree più antropizzate inoltre un aumento delle temperature nel periodo invernale indurrebbe ad un minore consumo dei combustibili, solidi o liquidi, per il riscaldamento contribuendo a ridurre localmente le concentrazioni, ad esempio, del particolato. Più incerto è un cambiamento dei regimi meteorologici favorevoli all’accumulo degli inquinanti in atmosfera connesso all’aumento della temperatura.
L’integrazione delle politiche
A causa dei dimostrati e significativi impatti sulla salute pubblica, le politiche di risanamento della qualità dell’aria, che consentano di raggiungere gli obiettivi definiti dall’Unione Europea, devono essere adottate e la loro efficacia deve essere oggetto di monitoraggio continuo, prevedendo meccanismi di correzione a adeguamento delle misure. A tal fine, fondamentali rimangono comunque le strategie per la riduzione delle emissioni antropogeniche e non (sia direttamente per la componente primaria sia indirettamente per la componente secondaria dell’inquinamento atmosferico) che risultano i principali driver delle condizioni di qualità dell’aria in tutti gli scenari climatici futuri.
Per essere vincenti anche dal punto di vista della mitigazione del cambiamento climatico, le strategie devono essere integrate con le politiche di riduzione dei gas serra e valutate in maniera combinata, includendo compensazioni reciproche. Ad esempio, se azioni di riduzione delle emissioni possono diminuire anche aerosol con proprietà raffreddanti, è bene che le strategie di diminuzione dei gas serra siano adeguatamente dimensionate in modo da compensare questo eventuale feedback negativo.
Maggiormente efficaci dal punto di vista climatico sono le misure sulla qualità dell’aria che implicano anche contestuale riduzione delle emissioni dei gas serra
D’altro canto, scenari di mitigazione dei gas climalteranti, ad esempio con l’adozione di politiche che puntano a raggiungere i 450-500 ppm di CO2-equivalente entro il 2100, mostrano un potenziale economico interessante perché consentono di raggiungere gli obiettivi relativi alla qualità dell’aria con costi significativamente ridotti, generando dei benefici sulla salute, sugli ecosistemi e sull’autosufficienza delle risorse e la sicurezza del sistema energetico. D’altra parte le politiche di mitigazione devono tenere conto ad ampio spettro degli effetti che possono produrre. In particolare è interessante citare l’uso delle biomasse legnose per la produzione di energia ad uso domestico che, se non effettuata con tecnologie moderne, incrementa le emissioni di particolato e di altri composti nocivi per la salute umana.
Strategie di riduzione coordinata potrebbero costituire un modo efficace per garantire benefici ad entrambi i settori in un’ottica di sostenibilità complessiva.
Figura 2
Variazione percentuale della distribuzione delle emissioni di inquinanti atmosferici (black carbon e bissido di zolfo) nelle proiezioni climatiche per l’anno 2050 rispetto al 2005 (considerato con emissioni pari a zero), senza ulteriori misure di riduzione dei gas serra rispetto alle attuali e con l’adozione di misure stringenti di mitigazione (consistenti con il raggiungimento della concentrazione di circa 450-500 ppm di CO2 equivalente al 2100)
Fonte: IPCC 2013, Climate Change 2013: The Physical Science Basis
Bibliografia
Kandlikar, M., Reynolds, C.C.O., Grieshop, A.P. (2010). A Perspective Paper on Black Carbon Mitigation as a Response to Climate Change. Copenhagen Consensus Center report.
Arneth, A., Unger, N., Kulmala, M., Andreae, M.O. (2009). Clean the Air, Heat the Planet? Science. 326:672-3
Andersson, C. and Engardt, M. (2010). European ozone in a future climate. Journal of Geophysical Research. DOI: 10.1029/2008JD011690
Ebi, K.L. and McGregor, G. (2008). Climate Change, Tropospheric Ozone and Particulate Matter, and Health Impacts. Environmental Health Perspectives. 116(11):1449-1456
Rafaj P., W. Schöpp, P. Russ, C. Heyes, and M. Amann (2013). Co-benefits of post-2012 global climate mitigation policies. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 18, 801 – 824. doi: 10.1007 / s11027-012-9390-6, ISSN: 1381-2386.
IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.
IPCC, 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland.
IPCC, 2014 : Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland.