Archivio

Archive for the ‘Sole e Clima’ Category

SCORIE NUCLEARI 3: Plutonio 238

3 luglio 2010 35 commenti

L’energia nucleare attualmente si basa sulla fissione dell’uranio 235 e in parte del plutonio 239.
Il nucleo di uranio 235 assorbe neutroni. Nel caso di neutroni lenti, cioè in reattori nucleari normali, questo ha due conseguenze diverse: Nel 82% dei casi il nucleo dell’uranio 236 che è nato con l’assorbimento del neutrone, si spacca in due. Nel resto dei casi, cioè nel 18%, il nucleo dell’uranio 236 si libera della sua energia di eccitazione con l’emissione di raggi gamma. In questi casi resta uranio 236, senza spaccarsi.
L’uranio 236 è abbastanza stabile, fa un decadimento alfa con una semivita di 23,4 milioni di anni. Non è fissile. Può assorbire un altro neutrone e trasformarsi in uranio 237. Questo decade con una semivita di 6,75 giorni in nettunio 237. Il decadimento consiste nell’emissione di un elettrone e di un antineutrino, è un decadimento beta meno.
Nei reattori nucleari attuali il nettunio 237 nasce anche da un altro processo: Un nucleo di uranio 238, colpito da un neutrone veloce, può emettere due neutroni e trasformarsi in uranio 237. Da lì in poi come sopra.
Il nettunio 237 si trova nelle scorie nucleari, negli elementi di combustibile esauriti. E’ tra le scorie più longeve e pericolose, semivita 2,144 milioni di anni. Ha la tendenza di migrare facilmente. Fa in tutto 11 decadimenti, qualcuno del tipo beta meno, la maggioranza del tipo alfa. Per il primo milione di anni la sua quantità nelle scorie nucleari resta costante. Quello che manca a cause del decadimento radioattivo, viene integrato dal decadimento alfa dell’americio 241, che si trasforma in nettunio 237.
Il nettunio 237 è fissile, cioè può spaccarsi in due dopo l’assorbimento di un neutrone termico (cioè lento), però solo nel 0,011% dei casi. Insignificante.
Il nettunio 237 trova un applicazione: Può essere separato dal resto delle scorie nucleari con processi chimici e esposto nuovamente a neutroni lenti, all’interno di un reattore nucleare. Nasce il nettunio 238, che con una semivita di 2,117 giorni decade in plutonio 238.
Il plutonio 238 non è fissile, può essere trattato in quantità notevoli senza incorrere in un rischio di reazione a catena, ma è talmente radioattivo (alfa, semivita 87,74 anni) che il calore sviluppato lo porta a una temperatura di molte centinaia di gradi. Il plutonio 238 è una delle sostanza più tossiche conosciute.
Il calore sviluppato dalla sua radioattività viene sfruttato per la generazione di energia elettrica con termocoppie. Queste batterie si chiamano RTG (Radioisotope Thermal Generator). 1 grammo di plutonio 238 sviluppa 0,5 W di energia termica. Spirit e Opportunity, i due veicoli su marte, hanno a bordo ciascuna 16 grammi di plutonio 238 per tenersi caldi.
Per missioni di sonde spaziali che vanno lontane dal sole i RTG sono l’unico tipo di sorgente di energia che funziona a lungo termine. La Nasa li ha usati in 23 missioni. In ciascuna delle sonde si trova qualche diecina di kg di plutonio 238. La sonda Cassini Huygens, che è andata intorno a Saturno contiene (solo nella sonda Cassini) 32 kg di plutonio 238.
La fallita missione Apollo 13 ha avuto come conseguenza che una batteria al plutonio 238 è andata a finire nell’oceano pacifico meridionale. Finora è ermetica.
In passato batterie al plutonio 238 sono state usate per pacemaker. Questo adesso è proibito.
Nell’Unione Sovietica è successo che batterie radioattive dismesse sono state private degli involucri protettivi da “cacciatori di metalli”, che non sapevano niente della pericolosità della radioattività. La gente sul posto racconta che i ladri sono morti. C’è qualche ombra sulla sicurezza dello stoccaggio delle scorie radioattive.

Elmar Pfletschinger

Annunci

SCORIE NUCLEARI 2: aspetti quantitativi

30 giugno 2010 53 commenti

Situazione in gennaio 2010:
Centrali nucleari civili che producono energia elettrica: 436
Potenza elettrica 370 GW
Energia elettrica da centrali nucleari fino al gennaio 2010: 62 migliaia di miliardi di kWh
Rendimento delle centrali di seconda generazione: 33%
Energia termica prodotta: 7 828 000 GWD (GigaWattDays) 21 447GWA (GigaWattAnni)
Burn up delle centrali di seconda generazione: 40 GWD/T

Vuol dire che una tonnellata di uranio metallico produce 40 GigaWattGiorni di energia termica. Per risalire all’energia elettrica prodotta occorre ridurre questo numero per il rendimento.

Dal burn up e dal rendimento si può calcolare la quantità di uranio usato per la produzione dell’energia elettrica. Questa quantità è uguale alla quantità di combustibile esaurito e alla quantità di scorie altamente radioattive prodotte.

Il risultato di questo calcolo è che finora sono state prodotte 196 000 tonnellate di scorie altamente radioattive.

Le quantità in realtà sono più alte per i seguenti motivi:

· Il burn up all’inizio dell’energia nucleare era di 30 GWD/to.
· Il rendimento era inferiore al 33%.
· Insieme all’uranio ci sono altri materiali: Incapsulamento e ossigeno quando si usano ossidi invece di metalli.

(Da T. Mukaiyama. Motivation and Programs for Transmutation of Nuclear Waste, Otto Hahn Summer Scholl 2002 Lectures, CEA – Cadarache, France 2002,
ripreso da Wikipedia,
ripreso da Marco Calviani. Measurement of fission cross-section of actinides at n_TOF for advanced nuclear reactors, 2 febbraio 2009, tesi di dottorato, Università di Padova)

Vale la curva PWR (Pressurized Water Reactor) che è praticamente uguale a quella dei BWR (Boiling Water Reactor) che attualmente sono prevalenti.

Il diagramma mostra la radiotossicità delle scorie per 1 GWt anno. In gennaio 2010 l’energia termica prodotte dalle centrali nucleari era di 21447 GWA. La dose letale per l’uomo è 6 Sievert.

Se tra 100 anni la popolazione mondiale è di 10 miliardi di individui, le scorie nucleari prodotte fino al gennaio 2010 sono idonee a uccidere questa popolazione 300 volte.

Andamento della pericolosità di singoli elementi delle scorie per 10 milioni di anni
TRU = transuranic
FP = Fission product
da Marco Calviani. Measurement of fission cross-section of actinides at n_TOF for advanced nuclear reactors, 2 febbraio 2009, tesi di dottorato, Università di Padova)
Di nettunio 237, che a lungo termine è la scoria più pericolosa a causa della sua solubilità e della sua tendenza a migrare, dopo un milione di anni ce n’è di più che dopo l’estrazione dal reattore.

La composizione degli elementi combustibili nuovi e easuriti. MA = Minor Actinides = nettunio, americio, curio. LLFF = Low Level Fission Fragments. FF = fission fragments. Le quantità si riferiscono a 1 GW elettrico per un anno. (da Tesi di dottorato Marco Calviani).

Bombe sporche

Le scorie nucleari ad alta radioattività (HLW) possono essere usate per la produzione di bombe sporche. Distribuire nell’atmosfera 2 tonnellate di questo materiale con l’esplosione di 2 tonnellate di TNT produce un effetto devastante peggiore dell’esplosione del reattore di Cernobyl.

C’è molta preoccupazione per la proliferazione delle armi nucleari. Si litiga con l’Iran perché si prepara per la produzione di bombe nucleari. Il rischio di bombe sporche sulla base di scorie prodotte da qualsiasi reattore nucleare non viene messo in evidenza.

Produrre bombe nucleare è costoso e tecnicamente complicato. In confronto con le bombe sporche l’effetto è modesto. Con una bomba nucleare si distrugge una città, con una bomba sporca una regione.

A livello mondiale ci sono 34 paesi con impianti nucleari per la produzione di energia elettrica, tutti producono scorie nucleari e nessuno sa dove metterli.

La produzione di bombe sporche è semplice. Il materiale è disponibile, si paga per farlo portare via.

Deposito sicuro per scorie nucleari

Scorie nucleari non devono entrare nella biosfera
Scorie nucleari non devono andare nelle mani di malintenzionati

Nella tesi di Marco Calviani è specificato che soluzioni ingegneristiche potrebbero tenere per mille anni. Dopo ci vogliono depositi geologici sicuri.

In Germania c’erano due siti geologici, dichiarati sicuri da geologi, nel senso che per un milione di anni non sarebbe entrata l’acqua. Dopo dieci anni l’acqua era dentro. Occorre traslocare tutto. Il governo tedesco ha dichiarato che il problema non è risolto.

C’è un dubbio sull’affermazione che soluzioni ingegneristiche tengano per mille anni. Il sarcofago di Cernobyl non tiene. Le radiazioni lo distruggono.

I materiali usati per la protezione subiscono alterazioni a causa delle radiazioni. Ci sono raggi gamma molto penetranti, che per effetto Compton spostano elettroni. Ci sono neutroni che rendono nuclei radioattivi e li trasformano in altri elementi. Acciai diventano fragili come vetri. Vetri diventano idrosolubili.

Elmar Pfletschinger

“Arriva il Grande Freddo Appuntamento per il 2014”

19 giugno 2010 47 commenti

Ricerca controcorrente: l’uomo non c’entra, la colpa è del Sole

Articolo tratto da “Tutto scienze” della Stampa di mercoledì 26 maggio 2010, di Gabriele Beccaria.

L’orologio indica «meno42 mesi». E’ il conto allarovescia dell’astrofisico russo di ascendenza uzbeka Habibullo Abdussamatov: elaborato in un laboratoriodi «periferia», alieno all’esposizione ai media, è destinato a inquietare un’umanità già distrattada un sovraccarico di problemi. Nel 2014 – è la previsione – inizierà una nuova glaciazione e il macigno delle controversie sul riscaldamento globale si sbriciolerà, anche se – ha aggiunto il professore davanti alla crema internazionale dei climatologi riunita a Chicago – il mondo non hanulla di cui rallegrarsi. Quando il Pianeta si raffredda, i disastri sono peggiori di quando si riscalda. Pochi, oggi, sono disposti a sostenereche l’effetto serra racchiuda interrogativi da svelare e misteri
da affrontare. Dagli scienziati-militanti – come Charles Hansen – ai politici testimonial – Al Gore – il fronte dei catastrofisti è vasto, nonostante i recenti scandali su una serie di errori di calcolo, per esempio sulla rapidità dello scioglimento dei ghiacci himalayani. Eppure i critici, che sono tutt’altro rispetto ai negazionisti ottusi, aumentano: Abdussamatov è uno di questi coraggiosi, impermeabili al «mainstream » delle certezze. Ascoltatelo su YouTube, durante la conferenza sul «Climate Change» dell’Heartland Institute di Chicago (si è conclusa il 17 maggio). Superate le asperità di un inglese faticosamente declamato, scoprirete la sua scomoda verità.
Direttore del dipartimento di ricerca spaziale all’osservatorio astronomico Pulkovo di San Pietroburgo e responsabile del progetto «Astrometria» condotto a bordo del segmento russo della Stazione orbitante ISS, è convinto di essere vicino alla prova definitiva. L’effetto serra esiste, ma non è la conseguenza dei gas che continuiamo a sparare nell’atmosfera: chi lega l’uno con gli altri in un soffocante abbraccio di causa-effetto prende una cantonata. Il colpevole è il Sole, o meglio la potenza della sua irradiazione, che nell’ultimo secolo è cresciuta in modo abnorme, ma che ora ha imboccato una precipitosa curva discendente. Così, mentre ci si affanna a disegnare torbidi scenari a +1 o +2 gradi, fino all’annunciato disastro finale dei +6, saremmo sulla soglia del fenomeno opposto, una replica della «Piccola Era Glaciale» che colpì l’emisfero settentrionale tra metà del Seicento e metà dell’Ottocento. La diminuzione delle macchie solari – ha spiegato Abdussamatov – rivela che l’attività della nostra stella è già nella fase «minima» e, di conseguenza, stiamo per assistere a «un crollo globale delle temperature terrestri ». Se poi «“Astrometria” sarà sviluppato in tempo, non soltanto avremo una previsione esatta della durata della nuova glaciazione, ma potremo anche capire i meccanismi delle variazioni cicliche all’interno del Sole e le conseguenze globali sulla Terra». Storia contraddittoria L’irrequieta storia – tuttora controversa – delle metamorfosi climatiche non ha quindi nulla a che fare con la presenza (e i danni) della specie Sapiens. E il professore russo non è l’unico a pensarla così. Una delle sue ultime ricerche è stata inserita a pagina 140 del corposo «report» del Senato di Washington, in cui appaiono le analisi di 700 scienziati di tutto il mondo che escludono l’origine antropogenica del «global warming».
I climatologi «classici» – dice l’astrofisico – sarebbero prigionieri di un cortocircuito temporale. Scambiano il passato con il presente.
«L’evento solare più significativo del XX secolo è stato l’aumento, straordinariamente elevato e prolungato, della sua energia irradiata », ma questo «boom» è ormai alle spalle. «Nell’ultimo decennio, infatti, le temperature globali sulla Terra non sono affatto cresciute. Il riscaldamento si è interrotto», dopo il picco rilevato tra 1998 e 2005, «indipendentemente dai volumi delle emissioni dei Paesi avanzati». Chi vuole una controprova può rivolgersi a Marte. Qui l’uomo non ha messo piede, se non con gli ecologici robottini a batterie solari, eppure anche a oltre 55 milioni di chilometri da noi l’effetto serra – secondo le misurazioni di Abdussamatov – ha colpito, riducendo progressivamente le distese ghiacciate del Polo Sud. E’ sempre la stessa vampata solare, quella che ci ha «arrostito» e ci fa tanto preoccupare.
Mentre si discute sui protocolli anti-gas serra, lo scienziato controcorrente suggerisce di prepararsi al Grande Freddo, non al Grande Caldo.
Ci sono ancora 42 mesi per capire se ha ragione.

Perchè la NASA segue da vicino l’irradianza solare

14 giugno 2010 54 commenti

Per più di 2 secoli, gli studiosi si sono chiesti quanto calore e luce il Sole emetta, e se questa energia vari abbastanza da modificare il clima della Terra. In assenza di un buon metodo per misurare l’ouput solare, il dibattito scientifico è stato spesso appesantito da speculazioni.

Dal 1976, tutto ciò iniziò a cambiare in quanto Jack Eddy, un astronomo solare di Boulder, Colorado, esaminò registrazioni storiche di macchie solari e pubblicò un articolo originale che mostrava come alcune variazioni su scala secolare dell’attività solare siano collegate a grandi cambiamenti climatici. Eddy contribuì a mostrare che un lungo periodo di calma dell’attività solare nel corso del 17° secolo –chiamato il Minimo di Maunder – fosse verosimilmente collegato ad un periodo freddo di durata pluridecennale sulla Terra, chiamato “Little Ice Age.” (la Piccola Era Glaciale)

(Le macchie (Sunspots) sono aree più scure della superficie solare le quali presentano una irradianza minore rispetto ad altre aree. Un groso gruppo di macchie nel 2003, osservato tramite il radiometro Total Irradiance Monitor (TIM), comportò una diminuzione di irradianza pari allo 0.34 percento.)

Due anni dopo Eddy pubblicò il suo articolo, la NASA lanciò il primo di una serie di strumenti satellitari chiamati radiometri, i quali misurano l’ammontare di luce solare incidente la sommità dell’atmosfera terrestre, o “total solar irradiance” (TSI). I radiometri hanno fornito dettagli fino ad allora mai raggiunti su come l’irradianza è variata nei decenni da allora. Tali misure hanno consentito di validare ed estendere le scoperte di Eddy. Ed hanno anche condotto ad una serie di altre scoperte, e quesiti, sul Sole.

Senza radiometri, gli scienziati probabilmente si domanderebbero ancora quanta energia il Sole emetta e se varia con il suo ciclo undecennale. Essi non saprebbero granchè della “gara” tra macchie scure (sunspot) e “bright spots”, chiamati “faculae” che producono le variazioni di irradianza.

Ed avrebbero poche possibilità di rispondere ad una domanda che continua a sconcertare gli studiosi solari oggi: l’irradianza solare complessiva è cambiata progressivamente nel corso dei 3 cicli passati, o le variazioni sono limitate ad un singolo ciclo ?

La risposta ha importanti implicazioni per la comprensione del cambiamento climatico, poichè alcuni studiosi hanno suggerito che la tendenza dell’irradianza spiega una significativa porzione del riscaldamento globale (Global Warming).

Il prossimo radiometro spaziale, il cui lancio è previsto per novembre a bordo del satellite NASA Glory, dovrebbe aiutare a fare chiarezza sul ruolo del Sole nel cambiamento climatico.

Un Sole variabile

E’ ben noto oggi che l’irradianza solare fluttua costantemente in relazione alle macchie, che divengono più e meno abbondanti ogni 11 anni, in seguito ai turbolenti campi magnetici che attraversano l’interno del Sole ed eruttano dalla sua superficie.

 (Sebbene le macchie causino un decremento dell’irradianza, esse sono accompagnate da aree bianche brillanti chiamate “faculae” che provocano un incremento complessivo dell’irradianza solare. )

Ma recentemente, negli anni 70, gli scienziati assunsero che l’irradianza solare fosse invariante; l’ammontare di energia che il Sole emette fu persino chiamata la “costante solare”.

Furono i dati provenienti dai radiometri a bordo del Nimbus 7, lanciato nel 1978, e la Solar Maximum Mission, lanciata due anni più tardi, che suonarono le campane a morto per la costante solare. Poco dopo i lanci, gli strumenti a bordo di entrambi i satelliti mostrarono che l’irradianza solare cambiava in modo significativo mentre i gruppi di macchie solari ruotavano attorno alla superficie solare. L’irradianza calava, ad esempio, quando gruppi di macchie sono rivolti verso la Terra. E cresceva nuovamente quando le macchie ruotano verso la faccia non visibile del Sole.

Allo stesso modo, nel 2003, un radiometro a bordo del satellite SORCE (NASA’s Solar Radiation and Climate Experiment) osservò vasti gruppi di macchie che causavano un calo dell’irradianza pari allo 0,34%, il più rilevante calo di breve periodo mai osservato fino ad allora.

“Quando si guarda a scale temporali più lunghe, è il contrario”, disse Lean, uno scienziato solare del U.S. Naval Research Laboratory in Washington, D.C., e membro del Glory’s science team. “Complessivamente, l’irradianza effettivamente cresce quando il sole è più attivo, sebbene le macchie siano più presenti.”

Come può l’aumento del numero di macchie, scure e fredde, produrre un incremento dell’irradianza ? “Non aveva molto senso, finche non fummo in grado di mostrare che le macchie sono solo la metà della faccenda”, disse Lean.

Le misure effettuate durante gli anni 80 e 90 diedero agli scienziati l’evidenza di cui avevano bisogno per provare che l’irradianza è effettivamente un bilancio tra le macchie, più scure, e le faculae, più brillanti, (faculae in latino significa “fiaccole brillanti”.

Quando l’attività solare si incrementa, così come accade ogni 11 anni circa, sia macchie che faculae divengono più numerose. Ma durante il picco (massimo) di un ciclo, le faculae rendono il Sole più brillante di quanto le macchie tendano a renderlo più scuro.

Complessivamente, i radiometri mostano come l’irradianza solare cambi di circa lo 0,1% quando il numero di macchie varia da circa 20 o meno per anno durante periodi di bassa attività (minimo solare) a 100-150 durante i periodi di elevata attività (massimo solare).

“Può sembrare una variazioni modesta, ma è essenziale che comprendiamo anche queste piccole variazioni se vogliamo capire se l’emissione solare stia crescendo o decrescendo ed influenzando il clima” dice Greg Kopp, capo ricercatore del Glory e scianziato del Laboratory for Atmospheric and Space Physics della University of Colorado in Boulder.

Sebbene molti studiosi ritengano che una variazioni pari allo 0,1% sia troppo modesta per spiegare tutto il recente riscaldamento, non è imposibile che andamenti di lungo periodo, che si sviluppano su centinaia o migliaia di anni, potrebbero causare più intensi cambiamenti che potrebbero avere profondi impatti sul clima.

Ricerca di una linea di tendenza

Un totale di 10 radiometri ha montorato il Sole dall’epoca del Nimbus 7, e mettendo insieme tutte le misure in un unico flusso dati, gli studiosi hanno cercato di identificare se l’irradianza solare sia aumentata o diminuita negli ultimi tre cicli solari.

Comunque, mettere insieme i risultati provenienti da diversi strumenti si è rivelato complicato poichè molti dei radiometri registrano misure assolute lievemente differenti. E le aree di sovrapposizione tra strumenti nelle registrazioni di lungo termine non sono così robuste come gli scienziati vorrebbero. 

Come risultato, le domande su come l’irradianza solare sia cambiata rimangono. Richard Willson, ricercatore capo del NASA’s Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor (ACRIM), descrisse in un articolo del 2003 che la brillantezza del sole stesse crescendo dello 0.05% per decennio.

Successive valutazioni degli stessi dati sono pervenute ad una diversa conclusione. Altri gruppi di studiosi hanno mostrato che l’apparente tendenza alla crescita è effettivamente un artefatto dei radiometri e come essi degradino nella loro orbita.. Complicando ulteriormente la faccenda, uno strumento a bordo del NASA’s Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) misurò i livelli di irradianza solare durante un minimo solare nel 2008, che erano effettivamente inferiori rispetto a quelli del precedente minimo.

Quali misure sono corrette? Il Sole è divenuto leggermente più brillante o più scuro durante gli ultimi cicli solari ? Le risposte a tali domande restano controverse, ma il radiometro a bordo del Glory, chiamato Total Irradiance Monitor (TIM), è pronto a fornire risposte. Il Glory TIM sarà più accurato e stabile dei precedenti strumenti grazie ad innovazioni ottiche ed elettriche. E ciascun componente è stato sottoposto ad un rigoroso regime di calibrazioni presso una nuova struttura della University of Colorado.

“E’ un periodo molto eccitante per studiare il Sole” dice Lean. “Ogni giorno c’è qualcosa di nuovo e siamo sul punto di rispondere ad alcune domande molto importanti.”

http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/sun-brightness.html

FABIO 2

Ma é solo la C.d.G. che influenza le temperature miti nel nord atlantico ed Europa?

9 giugno 2010 38 commenti

Le correnti marine, ed in particolar modo la Corrente del Golfo, hanno un ruolo fondamentale nella distribuzione alle varie latitudini del calore. Molta parte del calore eccedente che il pianeta riceve tra i tropici, (maggiore entrata di radiazione solare e minore uscita di radiazione infrarossa) é trasportata verso le alte latitudini. L´aria secca e fredda che sale dal continente americano e che viene spinta dai venti occidentali, si carica di umiditá e assorbe calore dalla corrente del Golfo nel tragitto verso il nord atlantico e arriva temperata e umida nel continente nord europeo.

Nel 1991, un modello climatico di Manabe, che prevedeva un sistema accoppiato oceano-atmosfera, si concluse con una previsione che un cambio nella circolazione della C.d.G. nell´Atlantico Nord poteva provocare un raffreddamento dell´Europa:

http://en.wikipedia.org/wiki/Syukuro_Manabe

L´ipotesi iniziale, poi ripresa da altri ricercatori, era che, per un feedback negativo, consistente principalmente in una frenata della Corrente del Golfo, si produrrebbe un raffreddamento del continente europeo. Questo succederebbe per causa del riscaldamento provocato dall´effetto serra che risulterebbe in un aumento del trasporto di vapore acqueo dalle latitudini tropicali alle medie e alte latitudini. Cosí aumenterebbero le piogge e l´apporto di grandi quantitá di acqua dolce dei fiumi farebbe perdere salinitá all´acqua oceanica difficoltando lo sprofondamento delle acque superficiali che si verifica nei mari nordici. Infine si indebolirebbe il sistema della corrente termoalina, si indebolirebbe la Corrente del Golfo e ci sarebbero inverni molto freddi alle latitudini medio alte del continente euroasiatico.
N.B. la ipotesi primitiva di Manabe non considerava lo scioglimento dei ghiacci artici, della Groenlandia della Siberia e del nord Canadá… ció che poi fu immaginato dai suoi successori.

Nella figura vediamo il trasferimento di calore medio dal mare all´atmosfera nel mese di gennaio nel Nord Atlantico, valore espresso in W/m2.
Peró é molto difficile quantificare e comparare il calore trasportato dalla Corrente del Golfo con il calore trasportato con l´aria. Infatti, é vero che che il clima invernale europeo sarebbe piú freddo senza la corrente del Golfo, non bisogna esagerare il suo effetto come amano fare i serristi. Dico questo perché le correnti aeree che arrivano sulle coste europee arrivano in prevalenza da Sud-Ovest, attraversando l´Atlantico a latitudini piuttosto basse, e quindi rimarrebbero in ogni caso venti abbastanza caldi.
La direzione di questi venti che spirano da sud-ovest é dovuta all´onda che le Montagne Rocciose imprimono ai venti dell´ovest prima di attraversare l´Atlantico. Il Prof Richard Seager, della Universitá della Columbia, ha recentemente richiamato l´attenzione sopra l´importanza di questa curva prodotto dalle Montagne Rocciose sul clima europeo, e ha criticato l´esagerazione di considerare la Corrente del Golfo come l´unica responsabile del clima temperato del nordovest europeo comparandolo con il clima alla stassa latitudine dell´Alaska! (Seager, 2003)

http://wapedia.mobi/en/Gulf_Stream

Bisogna evidenziare anche l´importanza del vapore acqueo che arriva dalle regioni subtropicali atlantiche, che non solo é fonte di calore, ma va ad apportare acqua dolce nel nord atlantico abbassando la salinitá della superficie marina, aumentando l´impatto dell´affondamento delle acque nel Nord Atlantico. (Harry Bryden, 2001).
È ancora motivo di discussione e di incertezza la proporzione in cui si divide il calore che arriva sulle coste nord europee, tra calore diretto marini e calore dell´aria.
Secondo il Prof. Harry Bryden si dividerebbe cosí: un terzo arriva con la C.d.G., un terzo arriva coi venti di sud ovest che soffiano soprattutto nella parte orientale delle tempeste atlantiche, e un altro terzo sarebbe riferito al calore latente che libera il vapore acqueo condensandosi e che viene trasportato proprio da questi venti di Sud-ovest.
Per Wunsch l´oceano porta verso Nord attraversando le latitudini temperate solo un 10% del calore netto, ma anche cosí rappresenta un apporto di circa 9 W/m2 (Drijfhout, 2006).

SAND-RIO

Climatologia solare: Come il Sole influisce sulla Terra

2 giugno 2010 37 commenti

Nel 1974 uscí un film dell´horror “The Texas Chainsaw Massacre” che inizia con le immagini di un brillamento solare che causerá negli uomini violenza e caos. Mentre non ci sono evidenze di un effettivo aumento della violenza umana causate da un aumento della attivitá solare, due tipi di fenomeni solari possono però influenzare la Terra in modo drastico: eruzioni solari ed espulsioni di massa coronale (CME). Gli scienziati pensano che entrambi siano causati da cambiamenti del campo magnetico del Sole.
Lo scorso mese di aprile ci sono state alcune tempeste magnetiche e il satellite Galaxy 15 ne é stato colpito in maniera tale che le trasmissioni tra satellite e Terra sono diventate impossibili e il payload é rimasto acceso. Dopo migliaia di tentativi di ristabilire i contatti e spegnere il payload, gli scienziati hanno ammesso la loro sconfitta e il Galaxy 15 é diventato un satellite zombie.
Il Galaxy 15 è o meglio, era, un satellite di proprietá della SES World Skies che trasmetteva per le televisioni degli USA.
Quando ci sono dei brillamenti solari é il campo magnetico che provoca una esplosione nell´atmosfera solare.
Questa esplosione accelera le particelle subatomiche fino ad una velocitá prossima a quella della luce, producendo una vasta gamma di radiazioni elettromagnetiche.
Le espulsioni di massa coronale implicano la effettiva espulsione di “materia” dalla corona del Sole. Miliardi di tonnellate di gas elettrificati vengono espulsi e sparati via nello spazio a velocitá incredibile.
“Questi sono i due tipi di meteorologia spaziale che hanno un effetto diretto sulla Terra”, spiega l’astrofisico della NASA solare C. Alex Young.
Per capire come incide la meteorologia spaziale bisogna capire come il Sole influenza l´atmosfera terrestre.
“Poiché siamo su una sfera, il sole riscalda piú le regioni equatoriali che i poli,” spiega il Dott. Jeff Masters di Weather Underground “, così la Terra deve sviluppare delle circolazioni per distribuire il calore. La Terra cerca di bilanciare questa distribuzione non uniforme del calore.”
Mentre il sole non può che riscaldare una parte del globo in un dato momento, la rotazione della Terra provoca un modello di venti ovest-est. Il meteo nel suo complesso si riduce alla circolazione globale di aria calda e fredda. Un aumento dell´attivitá solare può comportare un aumento dell´energia che raggiunge l´atmosfera terrestre. Siamo in grado di anticipare questi cambiamenti analizzando le macchie solari, che seguono un ciclo di 11 anni. Un aumento delle macchie solari indica un aumento dell´attivitá solare.

“Tra il picco del ciclo delle macchie solari di 11 anni e il minimo, si ottiene un cambiamento nella radiazione solare di circa il 0,1 per cento,” dice Masters, “ed proprio questo 0,1 per cento che è sufficiente a modificare la temperatura globale della superficie di 0,1 gradi Celsius che sembra non essere molto, ma invece è notevole”.
Il sole ha il suo maggiore impatto sulla bassa stratosfera della Terra, dove c´è lo strato di ozono. Qui, nell’atmosfera si verifica un cambiamento di temperatura dello 0,4% a causa dell’impatto della luce ultravioletta proveniente dal sole.
“Quando si riscalda la bassa stratosfera si riscaldano anche gli strati superiori della troposfera, dice Masters. “La parte superiore della troposfera è importante perché controlla la stabilità dell’atmosfera. Se hai una temperatura di superficie molto calda e una temperatura molto fredda sopra la troposfera, questa è un situazione instabile. Essa tende a portare a correnti ascensionali forti con più forti tempeste e uragani più forti”.
Masters spiega che quando il ciclo delle macchie solari di 11 anni è al suo apice, c’è una riduzione del movimento verso l´alto che produce una riduzione della forza degli uragani. Per gli Stati Uniti, questo significa una riduzione delle probabilitá che un uragano colpisca la terraferma americana. Quando il ciclo è al minimo, però, questa possibilità sale al 64%, secondo uno studio nel 2010 della Florida State University.
Secondo alcune stime, le probabilità che gli Stati Uniti abbia tre o più uragani sono il 50 per cento meno probabile quando il ciclo é al massimo. In questo momento peró il Sole é in una prolungata fase di minimo e se la teoria é giusta allora gli americani hanno una maggiore probabilitá di vedere un aumento degli uragani, dice Masters. (mia nota: il 2009 peró in periodo di profondo minimo solare si é verificato, al contrario di quanto teorizzato, una notevolissima riduzione degli uragani).??
Oltre a incidere sulla intensitá delle tempeste i brillamenti solari e le CME possono provocare disastri su una Terra sempre piú tecnologica.
“Quando una CME è diretta verso la Terra, può sbattere nello scudo protettivo del pianeta, chiamata magnetosfera”, spiega Young. “Questa è essenzialmente una bolla magnetica che si risiede attorno alla Terra e aiuta a proteggerci dalle particelle cariche. A volte il materiale colpisce lo scudo protettivo e lo comprime”.

Questa “compressione” dello scudo magnetico può indurre correnti elettriche sia in atmosfera che sul terreno. Una scossa abbastanza grande puó viaggiare anche attraverso il cablaggio elettrico o anche lungo gli oleodotti.
“Le griglie di potenza che abbiamo negli Stati Uniti è in realtà interconessa con tutto il mondo ed é molto fragile”, ha detto Young. “Se la corrente é abbastanza grande, è possibile che colpiscano i grandi trasformatori mettendo fuori linea la rete elettrica in un intero paese, in un continente o addirittura in tutto il pianeta”.

Il Canada nella griglia Hydro-Quebec ha sperimentato proprio questa scossa nel 1989 dovuto ad una tempesta solare particolarmente potente. La griglia è rimasta out per più di nove ore, con conseguente perdite di reddito di centinaia di milioni di dollari. Nel 1859 un flare solare causato guasti al sistema telegraficoo in Europa e Nord America.
Come si può immaginare, i satelliti sono di fronte ad un rischio ancora maggiore di danni causati dalle tempeste solari, in quanto non hanno la protezione dell’atmosfera terrestre. Per gli astronauti, il pericolo è sempre più grande.

“Quando una CME viaggia attraverso lo spazio, spinge in realtà il materiale solare e lo fa accelerare come una sorta di effetto spazzaneve”, ha detto Young. “Queste particelle accelerate di radiazione viaggiano attraverso le cellule umane e possono causare alterazioni genetiche. Se sei nello spazio e non si è protetti dall`atmosfera e dal campo magnetico terrestre è possibile subire pericolose o addirittura dosi letali di queste radiazioni ionizzanti”.
Fortunatamente, gli scienziati sono sempre più in grado di prevedere le tempeste solari attraverso l’analisi delle macchie solari. Se sappiamo che si é manifestata una CME o un potente flare , siamo in grado di arrestare temporaneamente i vulnerabili satelliti e le reti elettriche nello stesso modo di una casa in cui possiamo staccare un televisore o il PC durante un forte temporale con forti scariche elettriche. Da parte loro, gli astronauti possono cercare riparo contro protoni accelerati CME all’interno dello spesso scafo della loro nave.

“Dobbiamo ancora migliorare”, ha detto Young, “nel campo della previsione meteorologica spaziale e solare in particolare siamo attualmento allo stesso livello in cui si trovava negli anni ´50 la meteorologia terrestre. Abbiamo ancora molta strada da fare. Abbiamo ancora un sacco di ricerca da fare per essere in grado di emettere una previsione a sette giorni. Non siamo ancora a quel punto”.

SAND-RIO

I cicli di Milankovich, le conseguenze climatiche (2 parte)

26 maggio 2010 61 commenti

Abbiamo visto nella prima parte come i cicli di Milankovich e cioé la precessione degli equinozi, la eccentricitá dell´orbita terrestre e l´inclinazione dell´asse terrestre sono in grado di modificare la irradiazione che la Terra riceve dal sole nel corso dei milleni.
In questo disegno possiamo vedere i 3 movimenti alla base dei cicli di Milankovich.

Vediamo allora quali sono le conseguenze sul clima terrestre che apportano tali variazioni.

Attualmente la Terra passa per il perielio quando é inverno nell´emisfero nord (gennaio), la minore distanza dal Sole ammortizza in parte il freddo invernale in questo emisfero; nella stessa maniera la Terra si trova in afelio quando é estate nell´emisfero Nord (luglio) e la maggiore distanza dal Sole ammorbidisce il calore estivo. Cioé, l´attuale configurazione dell´orbita terrestre attorno al Sole aiuta affinché le differenze stagionali di temperatura nell´emisfero Nord siano minori. Per contro peró le differenze stagionali nell´emisfero Sud si aggravano. Ora, per essere le estati boreali piú lunghe quando il Sole é piú lontano dalla Terra e gli inverni piú corti,  le differenze dell’energia ricevuta non sono tanto grandi.
La teoría paleoclimática tradizionale indica che le glaciazioni e le deglaciazioni cominciano alle latitudine alte dell´emisfero Nord per poi diffondersi al resto del pianeta. Secondo Milankovitch, affinché ci sia accumulo di grandi mantelli di ghiaccio nel Nord America (mantello Laurentino) e nell´Eurasia (mantello Finnoscandinavo) occorre un periodo di estati fresche alle alte latitudini dell´emisfero Nord che consentano la diminuizione del peirodo estivo e permettano la persistenza della neve caduta nell´inverno anteriore.

http://it.wikipedia.org/wiki/Ablazione

Per produrre questo accumulo di ghiaccio e neve é necessario che l´insolazione estiva sia bassa e ció succede quando l´estate coincide con l´afelio. Questa circostanza si é verificata 22.000 anni fa quando si produsse il massimo di avanzo glaciale (anche adesso sta cominciando a prodursi ma succede che l´effetto era maggiore che oggi dovuto ad una maggiore eccentricitá dell´orbita). Al contrario la diminuzione del gelo continentale é favorita quando l´insolazione estiva nelle alte latitudini é elevata e l´insolazione invernale sia bassa, producendo estati piú calde (maggior disgelo) e inverni piú freddi, situazione che ha raggiunto la sua massima intensitá circa 11.000 anni fa. Questo cambiamento stagionale del perielio e dell´afelio modificó la distribuzione stagionale dell´energia solare e ha influito probabilmente in maniera piú importante nell´ultimo processo di deglaciazione.

Ma va tenuto presente che l´intensitá della radiazione in estate é inversamente relazionata con la durata dell´estate. È dovuto alla seconda legge di Keplero, per cui il movimento della Terra accelera quando passa per il perielio. Questo é il tallone di Achille della teoria che la precessione regola le glaciazioni. Quando si prende in considerazione l´integrazione della intensitá solare durante tutta l´estate (o meglio tutti i giorni in cui si verifica il disgelo dei mantelli di ghiaccio nell´emisfero Nord) l´inclinazione dell´asse terrestre risulta essere piú importante della precessione e delle eccentricitá.

Il ciclo della precessione degli equinozi é probabilmente piú determinante per il clima nelle zone tropicali rispetto alle zone polari dove sembra avere piú importanza l´inclinazione dell´asse terrestre.

Una delle caratteristiche che ci indicano che la precessione degli equinozi é piú importante nelle zone tropicali é l´alta correlazione esistente tra le sue fluttuazioni e la concentrazione di gas metano nell´atmosfera, come é provato dalle carote di ghiaccio estratte in Groenlandia e in Antartico. Questo si spiega perché la concentrazione di metano nell´atmosfera dipende in grande parte dalle emissioni di vapore acqueo dalle zone umide continentali dell´Africa e dell´Asia, e l´umiditá continentale dipende dalla forza dei monsoni estivi. I monsoni sono piú forti quanto maggiore é il riscaldamento estivo delle terre interne asiatiche e africane é questo succede quando il perielio cade nell´estate settentrionale. La maggior produzione di fitoplancton nel Mar Arabico, dovuto all´incremento dell´affioramento di acque fredde dal fondo succede quando i monsoni estivi sono intensi come hanno rilevato le sonde marine, e questo prova l´importanza della precessione degli equinozi. Anche il Sahara e il Sahel erano piú umidi nella prima metá dell´oleoceno dovuto a un monsone estivo piú potente, la cui causa era dovuta ad una insolazione nel Nord Africa durante l´estate piú forte rispetto a quella attuale. Ugualmente, lo spostamento della zona di convergenza intertropicale ITCZ nell´America tropicale determina mutamenti nelle precipitazioni sia nei Caraibi come in Brasile. Cosí il ciclo della precessione degli equinozi gioca un ruolo fondamentale nei Tropici.

Tutti questi cambiamenti si possono vedere nei periodi interglaciali come illustrati dagli studi Yin e Berger (qui un loro estratto):

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=en&langpair=auto%7Cit&u=http://www.nature.com/ngeo/journal/v3/n4/abs/ngeo771.html&rurl=translate.google.com&twu=1&usg=ALkJrhj6aQDenKZuiLefkFtATZYWh0OkDQ

da cui é tratto questo schema per gli ultimi 10 periodi interglaciali della Terra.

Marine δ18O, precession and obliquity around the past 10 interglacial peaks. The black bars localize δ18O minima, precession minima and obliquity maxima. The dates of δ18O minima and corresponding MISs are indicated.

La lezione da trarre é che tutti i disastri climatic,i dai mari piú caldi allo scioglimento di tutti i ghiacci, dai livelli dei mari etc., potrebbe essere proprio quello che la natura ha in serbo per il nostro mondo. E se non arriva un´altra era glaciale di quelle serie e non una PEG, nei prossimi 30 – 40 mila anni, ecco che questo sarebbe effettivamente “una prima volta” nella storia planetaria. In effetti la maggior parte delle cose che gli allarmisti stanno vedendo e urlando non sono un indice di qualcosa fuori dal comune e che la Terra ha giá passato.
Quindi riassumendo: I lenti cambiamenti dei cicli di Milankovich hanno causato un maggior riscaldamento nell´emisfero meridionale durante i periodi interglaciali nel corso degli ultimi 400 mila anni.
Il clima é guidato dal SOLE, influenzato dai cicli orbitali provocando cambiamenti nella circolazione dei venti e delle acque. Ancora una volta la natura fa le cose che la scienza sconosceva e che sono ancora poco conosciute. Gli studi basati sui modelli hanno portato la Scienza fuori strada e non conoscono ció che la Natura conosce: I ciambiamenti naturali del clima basati sui cicli di Milankovich.

Io nel mio piccolo rimango scettico e mi godo il periodo interglaciale.

SAND-RIO