NUOVO STUDIO: IL RUOLO DELLA CO2 E DELLA RADIAZIONE DIFFUSA NEL CONTROLLO DELLA TEMPERATURA SUPERFICIALE DEL SUOLO

Una nuova ricerca sperimentale dimostra che triplicando la CO2 (da 100 a 400 ppm) si ottiene un aumento “trascurabile” della temperatura dell’aria in superficie di 0,3°C… e nessun riscaldamento da 350 a 400 ppm. Al contrario, l’IPCC sostiene che raddoppiare la CO2 (da 280 a 560 ppm) produrrà un riscaldamento compreso tra 2,0 e 4,5°

Questo studio rappresenta un altro contributo significativo alla comprensione degli effetti della concentrazione di anidride carbonica (CO2) sulla temperatura e sui flussi di energia del suolo irradiato dal Sole. Il riscaldamento globale è una preoccupazione mondiale, ma i fattori precisi che lo determinano rimangono oggetto di dibattito. Attraverso un’analisi dettagliata della conduzione del calore unidimensionale instabile e del trasferimento di calore radiativo, lo studio esplora come la CO2 e altri componenti influenzino la temperatura superficiale terrestre.

Un elemento chiave dell’analisi è l’uso del software COMSOL per modellare gli effetti della CO2, mostrando che su un periodo di cinque anni, l’influenza di questo gas sulla temperatura del suolo è minima. L’effetto smorzante della radiazione diffusa emerge come un fattore determinante nella variazione della temperatura, evidenziando la complessità delle interazioni termiche nell’atmosfera.

L’importanza della radiazione diffusa, soprattutto nelle bande di assorbimento della CO2 centrate a 4,3 e 15 μm, è sottolineata come un fattore critico per la conservazione dell’energia. La cattiva gestione di queste radiazioni potrebbe compromettere gli sforzi globali per prevenire gravi conseguenze climatiche come siccità, incendi, innalzamento del livello del mare e perdita di biodiversità.

Questo lavoro offre quindi una prospettiva scientifica fondamentale per i responsabili delle politiche climatiche, suggerendo che le strategie di mitigazione dovrebbero considerare attentamente le dinamiche della radiazione diffusa oltre ai semplici bilanci delle emissioni di CO2.

Processi termici influenzati dall’anidride carbonica in prossimità della superficie del suolo

Peng-Sheng Wei, Wei-Cin Chen, Chieh Lee, Te-Chuan Ting, Hsuan-Han Chiu, Yin-Chih Hsieh, Yi-Cheng Tsai, David Su

Highlights
La temperatura superficiale del suolo, influenzata dalla concentrazione di anidride carbonica, è trascurabile.
La temperatura dell’aria vicino al suolo è dominata dall’assorbimento o dalla dissipazione della radiazione diffusa e dalla conduzione del calore piuttosto che da quella dell’irraggiamento solare.
La radiazione diffusa è più piccola dell’irraggiamento solare ma maggiore della conduzione del calore nell’aria.
La radiazione diffusa svolge fortunatamente un effetto di smorzamento sulla temperatura dipendente dal tempo vicino alla superficie del suolo.
Le bande di assorbimento dominanti dell’anidride carbonica sono quelle centrate a 15 μm e 4,3 μm.

Abstract
Questo studio fornisce un’indagine penetrante degli effetti della concentrazione di anidride carbonica sulla temperatura dipendente dal tempo e sui flussi di energia sulla superficie del suolo soggetta all’irraggiamento solare. Mentre il riscaldamento globale ha un impatto significativo sulla vita umana, i fattori responsabili rimangono controversi. Questo lavoro considera la conduzione del calore unidimensionale instabile e il trasferimento di calore radiativo, comprese le componenti collimate e diffuse in funzione della longitudine, della latitudine e dell’altitudine. La radiazione diffusa dipende dalle diverse bande di assorbimento dell’anidride carbonica e del vapore acqueo, in funzione della lunghezza d’onda, della temperatura, delle concentrazioni o della pressione.

I risultati previsti utilizzando il codice informatico COMSOL mostrano che gli effetti della concentrazione di anidride carbonica sulla temperatura superficiale del suolo sono trascurabili, ad esempio, su un periodo di 5 anni. La temperatura della superficie del terreno dipendente dal tempo dipende fortemente dall’assorbimento o dalla dissipazione della radiazione diffusa e dalla conduzione del calore. La radiazione diffusa ha un effetto di smorzamento sulla variazione di temperatura. Anche le variazioni di temperatura dovute all’assorbimento dell’irraggiamento solare nell’atmosfera sono trascurabili, nonostante l’irraggiamento solare sia molto maggiore della radiazione diffusa e della conduzione del calore. L’assorbimento o la dissipazione della radiazione diffusa dipende dalle bande di assorbimento dominanti centrate a 4,3 e 15 μm di anidride carbonica in tempi diversi. Questo studio, dal punto di vista della conservazione dell’energia, identifica la radiazione diffusa come un fattore critico che influenza il tasso di variazione della temperatura sulla superficie del suolo, senza assumere un equilibrio radiativo o termico o modellare la convezione. Una cattiva gestione di queste radiazioni ostacolerebbe gli sforzi per evitare siccità, scarsità d’acqua, incendi gravi, innalzamento del livello del mare, inondazioni, tempeste catastrofiche e perdita di biodiversità.

Conclusioni
Questo lavoro esamina le variazioni di temperatura transitorie unidimensionali per conduzione e il trasferimento di calore radiativo, includendo il trasferimento di calore collimato radiazione in funzione della longitudine, della latitudine e dell’altitudine, oltre che della radiazione diffusa determinata dalle bande di assorbimento in base alla lunghezza d’onda, dalla temperatura e dalla concentrazione o pressione di anidride carbonica e vapore acqueo. Gli effetti della concentrazione di anidride carbonica sulla temperatura atmosferica in prossimità della superficie del suolo sono minimi. La temperatura a 5 m dal suolo aumenta di circa 0,3 K e si mantiene poi costante con l’aumento delle concentrazioni di anidride carbonica da 100 a 350 ppm e da 350 a 400 ppm nell’arco di un anno.

Poiché l’irradiazione solare varia nel tempo, l’aumento della temperatura della superficie del suolo porta a maggiori differenze di temperatura tra la superficie del suolo e l’aria, così come tra la superficie del suolo e l’interno, causando una perdita di energia sia verso l’aria che verso l’interno. L’aumento della convezione di calore verso superficie del suolo a causa della diminuzione della temperatura del suolo si traduce in salti di temperatura intorno al crepuscolo. La temperatura rimane poi relativamente costante grazie all’equilibrio tra la convezione di calore verso la superficie del suolo, la conduzione di calore nel suolo e la superficie del suolo, la conduzione del calore nel terreno e l’irraggiamento superficiale nell’aria durante la notte. La temperatura aumenta poi con l’irraggiamento solare all’alba.

La temperatura della superficie del suolo aumenta principalmente diretta del sole piuttosto che all’assorbimento solare nella troposfera. Le variazioni della temperatura dell’aria in prossimità del suolo sono influenzate principalmente dalla dissipazione o dall’assorbimento della radiazione diffusa e la conduzione del calore piuttosto che l’irraggiamento solare diretto, anche se l’irradiazione solare è maggiore della radiazione diffusa e della conduzione del calore. La radiazione diffusa è negativa al mattino e dopo mezzogiorno, mentre diventa positiva nel tardo pomeriggio e nelle ore notturne. La dissipazione della radiazione diffusa rallenta l’aumento della temperatura al mattino e ha un effetto opposto nel pomeriggio e nella notte. Il gradiente di diffusa è dominato dalla banda di assorbimento a 15 µm dell’anidride carbonica al mattino, nel tardo pomeriggio e nella notte, mentre la banda di assorbimento di 4,3 µm nel primo pomeriggio.

Fonte: Science Direct

Fonte: NUOVO STUDIO: IL RUOLO DELLA CO2 E DELLA RADIAZIONE DIFFUSA NEL CONTROLLO DELLA TEMPERATURA SUPERFICIALE DEL SUOLO (Autore: Enzo Ragusa)