Mentre i record climatici vengono regolarmente infranti, l’impatto cumulativo di questi cambiamenti potrebbe far cambiare in modo drammatico e irreversibile parti fondamentali del sistema terrestre. Dal crollo delle calotte glaciali e dallo scongelamento del permafrost, allo spostamento dei monsoni e alla morte della foresta

Sono nove i “punti di non ritorno”, ovvero soglie in cui un piccolo cambiamento potrebbe spingere un sistema in uno stato completamente nuovo.
Che cosa accadrebbe, dunque, se uno di questi elementi smettesse di fare il proprio lavoro?

1. Alterazioni delle correnti oceaniche

Il primo punto di non ritorno è la modifica della circolazione artica. L’AMOC fa parte di una più ampia rete di schemi di circolazione oceanica globale che trasporta il calore in tutto il mondo ed è messo a dura prova dal climate change.

Ogni elemento naturale sulla Terra è parte di complessi ingranaggi che mantengono l’equilibrio della vita. Che cosa accadrebbe, dunque, se uno di questi elementi smettesse di fare il proprio lavoro? Questo è uno dei tanti interrogativi che tengono svegli gli scienziati del clima quando si parla di circolazione atlantica. Il pianeta è dotato di diversi sistemi che regolano il clima globale: uno di questi è l’AMOC o Atlantic Meridian Turnover Circulation (in italiano “capovolgimento meridionale della circolazione atlantico”). Si tratta di una corrente che trasporta, dai tropici al polo nord, acqua calda negli strati superficiali dell’oceano. Una volta raggiunte le zone fredde, perde il suo calore a causa dell’evaporazione prodotta dai venti polari, diventa più densa e salata, e torna verso sud negli strati oceanici più profondi. Ma tutta l’efficienza del suo lavoro dipende dalla velocità. Ecco perché quando, nel 2004, gli scienziati del clima si sono accorti per la prima volta di un rallentamento nella corrente oceanica, non hanno potuto fare a meno di preoccuparsi.

A rinnovare i timori è oggi un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature,che collega l’acceleramento del global warming all’indebolimento dell’AMOC, ipotizzando pesanti impatti sui livelli di temperatura superficiale nei prossimi anni. Secondo Xianyao Chen, della Ocean University of China e Ka-Kit Tung del Dipartimento di Matematica applicata presso l’Università di Washington,  le variazioni di velocità del sistema sono in grado di spiegare i cambiamenti nei tassi di riscaldamento globale registrati negli ultimi decenni. Ad esempio: tra il 1975 e il 1998, la circolazione atlantica ha rallentato e il clima globale si è scaldato rapidamente (le temperature superficiali globali sono aumentate in maniera costante in questo lasso di tempo). Al contrario, tra il 1998 e il 2005, AMOC ha ripreso vigore, il che spiegherebbe il successivo rallentamento della crescita delle temperature. Oggi il sistema è sta nuovamente battendo la fiacca contribuendo in maniera importante al riscaldamento terrestre e ai record registrati negli ultimi 4 anni. Corollario: non dovremo fare troppo affidamento sull’oceano per combattere il riscaldamento causato dall’uomo.

2. Disgregazione della calotta glaciale dell’Antartico occidentale

La calotta glaciale dell’Antartide occidentale (WAIS) è una delle tre regioni che compongono l’Antartide. Gli altri due sono l’Antartide orientale e la penisola antartica, con la catena montuosa transantartica che li divide da est a ovest.

Il WAIS ha ancora abbastanza ghiaccio per aumentare il livello del mare globale di circa 3,3 metri. Pertanto, anche una perdita parziale del suo ghiaccio sarebbe sufficiente per cambiare drasticamente le coste di tutto il mondo.

La stabilità a lungo termine del WAIS è particolarmente preoccupante perché si tratta di una calotta di ghiaccio “a base marina”, ovvero si trova su un substrato roccioso che si trova in gran parte sotto il livello del mare ed è in contatto con il calore dell’oceano, rendendolo vulnerabile alla rapida e irreversibile perdita di ghiaccio, come spiega il rapporto speciale dell’IPCC sull’oceano e la criosfera in un clima che cambia. 

Con la forza di gravità, il ghiaccio del WAIS scorre gradualmente dal suo interno verso la costa e nell’Oceano Antartico. Le nevicate all’interno della calotta glaciale riempiono il ghiaccio perduto. Però, se la calotta glaciale perde più ghiaccio nell’oceano di quanto ne guadagna dalla neve, a risentirne sarà il livello globale del mare. 

Ad esempio, l’analisi pubblicata su Nature nel 2018 ha mostrato che il tasso di perdita di ghiaccio dal WAIS era triplicato da 53 miliardi di tonnellate all’anno nel periodo 1992-1997 a 159 miliardi di tonnellate l’anno nel periodo 2012-2017.

Uno studio del 2014 indica che i ghiacciai in questo settore “stanno subendo un’instabilità della calotta glaciale marina che contribuirà in modo significativo all’innalzamento del livello del mare nei decenni a venire”. “Anche se le perdite di ghiaccio saranno probabilmente relativamente modeste nel prossimo secolo si verificherà un rapido collasso quando la linea di terra raggiungerà il bacino regioni più profonde, che potrebbero verificarsi entro secoli. “

Questo rapido crollo “probabilmente si riverserebbe su bacini adiacenti, minando gran parte dell’Antartide occidentale”, aggiunge lo studio.

3. Morte della foresta pluviale amazzonica

La foresta pluviale amazzonica è la più grande foresta pluviale del mondo. La vegetazione è un paradiso per milioni di specie di piante, insetti, uccelli e animali.

Come suggerisce il nome, una foresta pluviale è sostenuta da condizioni molto umide. Ma la foresta stessa svolge un ruolo critico nel clima locale. Poiché la foresta è satura di forti piogge, gran parte di questa umidità viene restituita all’atmosfera attraverso l’evaporazione. Inoltre, la traspirazione dell’umidità dalle foglie delle piante trasferisce l’acqua dal suolo all’atmosfera. Questi due processi combinati sono chiamati “evapotraspirazione”.
Questi processi mantengono l’atmosfera umida, ma aiutano anche a guidare la convezione – forte movimento verso l’alto dell’aria – che, alla fine, crea nuvole e più precipitazioni. La ricerca pubblicata negli anni ’70 ha mostrato che l’Amazzonia genera circa la metà delle sue stesse piogge.

Il primo è un calo delle precipitazioni in risposta a un clima caldo. Le proiezioni dei modelli suggeriscono che questo sarebbe il risultato di “particolari modelli di variazione della temperatura della superficie del mare (SST) nell’Atlantico e nel Pacifico tropicali”, afferma Betts, ma ci sono molte variazioni tra i modelli su quanto forte sarebbe l’impatto sull’Amazzonia. Il secondo è una risposta alla ridotta traspirazione in risposta a una maggiore CO2; la terza causa sarebbe l’impatto diretto della deforestazione: meno alberi significano meno evapotraspirazione e meno umidità che entrano nell’atmosfera.

L’entità di questi tre fenomeni ha fatto sì che alcuni scienziati, da anni, avvertano della possibilità che la Foresta Amazzonica stia per superare un punto di non ritorno, oltre il quale inizierà un processo che la vedrà sostanzialmente autodistruggersi in un modo forse irreversibile, e che viene identificato dagli scienziati come “forest dieback”.

4. Spostamento dei monsoni nell’Africa Occidentale

Il termine “monsone” nel suo senso più stretto si riferisce all’inversione stagionale dei venti e alle relative piogge. Insieme all’India, l’Africa occidentale è uno dei pochi luoghi sulla Terra in cui ciò accade.

Il monsone dell’Africa occidentale (WAM) porta le precipitazioni nell’Africa occidentale e nel Sahel, una fascia di praterie semi-aride inserita tra il deserto del Sahara a nord e le foreste pluviali tropicali a sud. Il Sahel si estende dalla costa atlantica della Mauritania e del Senegal fino al Sudan, all’Eritrea e al Mar Rosso.

La WAM è caratteristica nelle estati dell’emisfero settentrionale. La stagione secca dell’Africa occidentale, che va da novembre a maggio, vede venti dominanti “provengono dal deserto, quindi sono venti secchi e polverosi”, afferma la dott.ssa Alessandra Giannini, ricercatrice senior presso la Columbia University (attualmente presso il Laboratoire de Météorologie Dynamique a Parigi come parte di una sovvenzione “Rendi il nostro pianeta grande di nuovo”. Il passaggio alla stagione delle piogge vede questo cambio di sistema, spiega a Carbon Brief:

“Quando il sistema si inverte, la bassa pressione sul Sahara – o sulla terra [più in generale] – spinge i venti dall’interno sud-ovest e quelli sono venti umidi perché provengono dall’oceano.”

L’umidità che i venti portano nella regione fa parte della Zona di Convergenza Intertropicale (ITCZ), un’enorme cintura di bassa pressione che circonda la Terra vicino all’equatore. In sostanza, il monsone è guidato dall’insolazione, dice Giannini, mentre l’ITCZ vaga ogni anno a nord e sud attraverso i tropici, seguendo approssimativamente la posizione del sole attraverso le stagioni.

(Giannini sottolinea che, mentre ITCZ e monsone fanno “parte della stessa stagione e della stessa migrazione latitudinale della fascia della pioggia”, alcuni ricercatori preferiscono “distinguere tra ITCZ sull’oceano dal monsone nell’entroterra” e quindi non usano i termini in modo intercambiabile.)

Il Sahel segna la posizione più a nord dell’ITCZ e il monsone porta la pioggia nella regione da giugno a settembre.

Un clima caldo potrebbe effettivamente portare più precipitazioni al Sahel. Mentre la terra si riscalda più velocemente dell’acqua, l’aumento delle temperature globali potrebbe rafforzare il contrasto terra-mare che aiuta a guidare la WAM verso nord ogni anno. Ciò potrebbe portare più pioggia nel Sahel e, forse, vedere la vegetazione tornare in alcune parti meridionali del Sahara.

Ma il monsone dell’Africa occidentale è notoriamente inaffidabile. Tra la fine degli anni ’60 e gli anni ’80, la mancanza di pioggia colpì gran parte del Sahel, con precipitazioni medie in calo di oltre il 30% nella maggior parte della regione rispetto agli anni ’50. Ciò ha fatto precipitare la regione in una lunga siccità, contribuendo a una carestia che ha ucciso decine di migliaia di persone e innescando uno sforzo internazionale di aiuto.

5. Scioglimento del permafrost presente ai Circoli Polari

Con il termine permafrost si fa riferimento a quegli strati, spessi anche un chilometro, di sottosuolo roccioso, contenenti ghiaccio o materiale organico congelato, rimasti a 0°C o meno per almeno due anni. Esso è presente non solo su circa un quarto delle terre dell’emisfero settentrionale, comprese ampie zone della Siberia, dell’Alaska, del Canada del Nord e dell’altopiano tibetano, ma anche in alcune parti della Patagonia, dell’Antartide e delle Alpi meridionali della Nuova Zelanda. Il permafrost contiene circa il doppio di carbonio rispetto a quello presente nell’atmosfera terrestre. Si tratta di miliardi di tonnellate di metano e CO2 rilasciati dalla decomposizione anaerobica di materia organica nel corso di migliaia di anni e rimasti intrappolati in queste rocce uniche per le loro caratteristiche termiche.

Il surriscaldamento del clima ai Poli oltre a determinare lo scioglimento degli strati di ghiaccio più superficiali sta minacciando la tenuta di quelli anche più interni, causando l’assottigliamento del permafrost e il conseguente rilascio di CO2 e metano. Questi gas sono il risultato dell’abbattimento del carbonio organico da parte di microbi che, come il carbonio stesso, “escono dal letargo” in conseguenza dello scioglimento del permafrost entro cui erano prima intrappolati.

Pertanto, se tale scioglimento, come si prevede, dovesse verificarsi su larga scala, ciò non farebbe altro che innescare un circolo vizioso ed irreversibile nei tempi rilevanti per le società umane e gli ecosistemi naturali, di aumento delle temperature ai Poli, scioglimento dei ghiacciai, innalzamento del livello dei mari, aumento delle temperature su tutto il Pianeta e così via.

Esistono già prove che dimostrano un processo ormai avviatosi di riscaldamento del permafrost. Ad esempio, secondo il rapporto dell’IPCC sull’oceano e la criosfera in un clima che cambia (“SROCC”) esiste ormai un’evidenza statistica della presenza di temperature superiori di 3°C rispetto a trent’anni fa, a 10 o 20 m di profondità nel permafrost circumpolare dell’emisfero nord. Mentre, la Arctic Report Card del 2019 della National Oceanic and Atmospher Administration (NOAA) degli Stati Uniti ha annunciato che lo scongelamento del permafrost al Circolo Polare Artico “potrebbe rilasciare nell’atmosfera circa 300-600 milioni di tonnellate di carbonio netto all’anno” e che, oltre agli effetti prevedibili, si potrebbero innescare risposte improvvise e non lineari al surriscaldamento climatico già in corso.

  1. Scomparsa della barriera corallina

Sebbene si preveda che lo scongelamento del permafrost sarà un processo lento che fungerà più da feedback continuo sul cambiamento climatico, alcuni studi suggeriscono tuttavia che un vero e proprio punto di ribaltamento irreversibile si raggiungerà se verranno superati i 5°C al suo interno.

Ad oggi, l’unica certezza che abbiamo è che il disgelo del permafrost è ad ogni modo irreversibilmente iniziato e i gas che ne fuoriescono non potranno mai più entrarci ma sono destinati a raggiungere la nostra atmosfera.

Il fatto che le barriere coralline siano tra gli ecosistemi più sensibili ai cambiamenti climatici e pertanto più in pericolo rispetto a ciò che sta accadendo, non dovrebbe sorprendere nessuno.

Siamo in un’era in cui l’innalzamento delle temperature dei mari sta cambiando gli equilibri entro i quali negli ultimi 420 mila anni si sono evolute la maggior parte delle specie marine. A partire dalla fine degli anni ‘90 infatti, eventi piuttosto anomali si sono registrati a tassi notevolmente superiori alla norma. Sarà capitato a tutti di vedere o sentir parlare di quanto le barriere coralline stiano perdendo la loro tipica pigmentazione a causa di ondate di calore marine ovvero periodi prolungati di temperature insolitamente alte. Così i coralli espellono le piccole alghe colorate che vivono nei loro tessuti; la loro perdita priva gli stessi dei benefici della fotosintesi riducendoli in scheletri senza vita. Lo stress termico, ormai persistenze e prevedibilmente in aumento, minaccia inoltre i loro normali livelli di resilienza. Pertanto, res sic stantibus, la loro situazione non può che peggiorare.

Ma lo stress termico non è l’unica minaccia per le barriere coralline. Queste sono messe a rischio anche da altri fattori attinenti ai livelli e ai metodi di pesca, agli effetti indiretti derivanti dall’erosione dei suoli e dall’innalzamento dei livelli dei mari che rompono i normali equilibri dei nutrienti modificando i flussi di scambio di materiali tra terreni e sedimenti acquatici. Come spesso capita nella recente storia dell’ambiente, ciò non fa altro che determinare l’invasione delle barriere da parte di nuove specie di alghe o altri assemblaggi erbosi che acquisendo gli scheletri dei coralli esausti ne impediscono la futura ricolonizzazione, ovvero il ritorno alla vita. Un destino funesto, reso ancor più verosimile se si pensa che la moria di molti pesci erbivori sta annullando quegli effetti bonifici di “pascolo” e rinnovamento della barriera corallina. Una vera a propria tragedia si consumerà anche a scapito delle comunità che dipendono direttamente dalle barriere poiché queste alimentano i complessi ecosistemi marini finanche scoglieri attorno ai quali vivono oltre 500 milioni di persone in tutto il mondo.

Si tratta di processi di cambiamento che possono avvenire e concludersi in tempi rapidissimi, come afferma uno studio del 2016 apparso su Scientific Reports. Le stime, anche al ribasso poiché considerano solo gli impatti dell’aumento di CO2 e non di altri fattori di stress, indicano il 2030 come anno in cui il cambiamento del regime ecosistemico sarà ormai sostanziale. Lo stesso afferma che tali transizioni sono state osservate sulle scogliere tropicali di tutto il mondo, in particolare nei Caraibi e nella Grande Barriera, e che il 90% delle scogliere tropicali sarebbe in grave rischio di fronte all’evenienza sempre più reale di un mondo più caldo. Gli scienziati avvertono che, secondo lo scenario più probabile, “le barriere coralline in tutti i tropici continueranno a degradare nel secolo in corso fino a quando i cambiamenti climatici non si stabilizzeranno, consentendo alle popolazioni residue di riorganizzarsi in nuovi assemblaggi di barriere resistenti al calore”. Se così non fosse, la perdita diffusa e definitiva di barriere coralline sarebbe devastante per ecosistemi, economie e persone.

7. Spostamento del monsone indiano 

In India il 70% delle precipitazioni annuali avvengono durante la stagione dei monsoni. Una quota che raggiunge il 90% nelle zone centrali e occidentali del Paese. Le cosiddette “piogge monsoniche” sono cruciali per il settore agricolo indiano, che costituisce circa un sesto dell’economia nazionale e impiega circa la metà degli 1,3 miliardi di abitanti del paese.

Il monsone indiano, o monsone dell’Asia meridionale, è quel vento ciclico che dall’Oceano Indiano periodicamente subisce un’inversione di 180 gradi, innescando il passaggio dalla stagione secca a quella umida nell’India continentale. Ed infatti il cambio della direzione del vento (che solitamente accade a maggio e ad ottobre) segna il passaggio dalla stagione secca alla stagione delle piogge e viceversa. Con l’arrivo dell’estate infatti, non appena il sole si sposta a nord dell’equatore, l’atmosfera nell’India settentrionale si riscalda molto rapidamente, tanto da richiamare aria calda ed umida dall’oceano. La differenza di calore che si determina tra superficie terrestre e mari circostanti, provoca un gradiente di pressione tale per cui il monsone che prima soffiava sull’oceano, carico di umidità, inizia a risalire da sud-ovest.

Questo è il meccanismo tramite cui arrivano le precipitazioni estive nel continente indiano, destinate a continuare fino a quando il monsone non comincerà a ritirarsi dall’India settentrionale, a partire dalla fine di agosto.

In presenza di surriscaldamento globale il ciclo monsonico potrebbe subire rilevanti modifiche. Un’atmosfera a temperature più elevate, che assorbe la crescente umidità evaporata da suoli ed oceani più caldi, determinerebbe un rafforzamento del monsone in termini di quantità di umidità immagazzinata e quindi di intensità di precipitazioni.

Secondo gli scienziati del Climate Lab dell’Università del Connecticut, dato il mix di influenze derivanti dall’attività umana, è difficile ad oggi realizzare proiezioni realistiche ed affidabili dell’andamento del monsone asiatico. Tuttavia, altri studi suggeriscono la possibilità di identificare due possibili stati stabili futuri: completamente umido o completamente secco. Il fattore cruciale sarà ancora una volta il gradiente di pressione tra terra a oceano, che guida la circolazione dei monsoni, in base alla quantità di umidità che esso immagazzina e trasporta dall’Oceano Indiano. In conclusione, l’IPCC riporta che sebbene nel complesso vi sia una scarsa fiducia in cambiamenti bruschi e definitivi del monsone indiano con un riscaldamento atmosferico di +1,5-2°C, è ritenuto probabile che in un mondo più caldo di +3°C le piogge monsoniche si intensificheranno, l’area circondata dai sistemi dei monsoni aumenterà, così come la durata della stagione stessa dei monsoni in molte regioni del mondo.

7. Scioglimento della calotta glaciale in Groenlandia

La calotta glaciale della Groenlandia è, dopo quella antartica, la seconda più grande massa di ghiaccio sulla Terra. Ha abbastanza acqua da poter innalzare il livello del mare globale di 7,2 metri e, di conseguenza, il suo completo scioglimento cambierebbe la forma delle coste del mondo. Tale processo è già in corso e attualmente aggiunge circa 0,7 mm al livello globale del mare ogni anno. Ad agire in maniera cruciale sono una serie di effetti di feedback, o circuiti di retroazione, innescati dalla fusione superficiale che ad oggi interessa circa la metà dello scioglimento complessivo della calotta – il resto avviene in profondità dove inizia il distaccamento degli iceberg.

Tra questi, particolarmente rilevante è lo spostamento delle precipitazioni nevose che, presenti ormai solo a quote più elevate, spoglia il resto del ghiaccio di quella naturale copertura maggiormente riflettente. Secondo una ricerca del 2019 la migrazione delle nevicate ha causato oltre la metà dell’aumento annuale di quantità di energia solare assorbita. Inoltre, quando l’acqua generata dal graduale scioglimento del ghiaccio sottostante penetra nel manto nevoso, il calore che rilascia impedisce alla neve di trattenerne quel surplus che pertanto scivola direttamente nel mare, modificando a sua volta i flussi di calore sottomarini che facilitano il distaccamento degli iceberg.

Il rapporto speciale dell’IPCC sulle conseguenze dell’aumento delle temperature globali di +1,5°C segnala quale indicatore utile per lo stato di salute presente e futura della calotta glaciale della Groenlandia la differenza annua tra la quantità di massa persa per scioglimento superficiale e la quantità di massa guadagnata tramite le nevicate. Per il 2019 tale indicatore non solo è negativo ma è anche il più critico mai registrato.

Secondo uno studio del 2018 un aumento di +1,8°C delle temperature globali, rispetto ai livelli preindustriali, sarebbe sufficiente ad intensificare tali cicli di feedback tanto da innescare cambiamenti molto più acuti e forse irreversibili nel lontano futuro. Le previsioni oscillano tra una perdita pari a circa l’80% in 10000 anni, oppure una disintegrazione completa della calotta, con un innalzamento del livello del mare di circa sei metri, in appena 2000 anni. Il destino della calotta glaciale della Groenlandia è, pertanto, fortemente dipendente dal tasso di emissioni di gas serra futuro. Uno studio di modellazione del 2019 ha simulato l’andamento dell’evoluzione della calotta fino all’anno 3000 in diversi scenari di emissioni. “Tra mille anni, la calotta glaciale della Groenlandia avrà un aspetto significativamente diverso rispetto ad oggi. A seconda dello scenario di emissione, avrà perso dall’8 al 25%, dal 26 al 57% o dal 72 al 100% della sua massa attuale, contribuendo rispettivamente da 0,59 a 1,88 metri, da 1,86 a 4,17 metri o da 5,23 a 7,28 metri al livello medio globale del mare”.