Il ciclo globale del carbonio: se il ciclo del carbonio subisce una perturbazione

Il ciclo del carbonio può subire delle perturbazioni, Quest’ultime possono essere causate da vari processi naturali, come incendi, siccità, infestazioni di insetti e malattie. Le perturbazioni possono essere causate anche dall’uomo, ad esempio attraverso le emissioni di gas a effetto serra che cambiano clima, incendi di origine dolosa e cambiamenti nell'uso del suolo. Nel lungo periodo anche le variazioni dell'orbita terrestre determinano delle perturbazioni significative del ciclo globale del carbonio. In ogni caso, negli ultimi secoli, le attività umane hanno provocato perturbazioni del ciclo del carbonio senza precedenti. Le emissioni antropiche sono in grado di alterare direttamente la chimica dell'atmosfera, influenzando la sua capacità di rimuovere gli inquinanti.

Dall'alba dell'era industriale, oltre 250 anni fa, gli esseri umani hanno iniziato a modificare in modo significativo il ciclo globale del carbonio, principalmente attraverso la combustione di combustibili fossili, ma anche perturbando il ciclo naturale del carbonio.

Un esempio è la conversione su larga scala delle foreste in terreni agricoli e pascoli. Di conseguenza, le concentrazioni atmosferiche di CO₂ e CH₄ sono aumentate notevolmente. La CO₂ atmosferica è aumentata da un'abbondanza preindustriale di 280 ppm di aria secca a oltre 400 ppm negli ultimi anni con un aumento del 43%.

Il metano è aumentato da un'abbondanza preindustriale di circa 700 ppb di aria secca a valori attuali di oltre 1.850 ppb, con un aumento di oltre il 160%.

Il rapido aumento del carbonio atmosferico è da imputare alle attività umane, in particolare alla combustione di combustibili fossili. Se le emissioni di combustibili fossili venissero interrotte bruscamente, dal 20% al 40% di questo carbonio rimarrebbe disperso nell'aria per millenni. L'aumento del carbonio atmosferico, insieme a minori contributi di altri gas a effetto serra emessi dall'uomo, hanno provocato un innalzamento delle temperature medie annuali globali di 0,85°C nel periodo compreso tra il 1880 e il 2012. Se si includono gli ultimi anni, la temperatura media globale è aumentata di circa 1,25°C dal 1880.

Le emissioni antropogeniche

Bruciando carbone, petrolio e gas, gli esseri umani stanno accelerando la parte del ciclo geologico del carbonio che trasferisce il carbonio dalle rocce e dai sedimenti all'atmosfera. Le emissioni globali da combustibili fossili di CO₂ sono aumentate ad un tasso di circa il 4% all'anno dal 2000 al 2012. In apparenza, dal 2015, queste emissioni sembrano stabilizzate.

Nel 2017, le emissioni globali di CO₂ sono aumentate di circa il 2%, probabilmente a causa della crescita economica più rapida e dei prezzi più bassi dei combustibili fossili.

Gli umani possono influenzare il ciclo globale del carbonio anche attraverso il cambiamento nell'uso del suolo, principalmente attraverso la conversione delle foreste in terreni agricoli. Spesso la deforestazione si realizza attraverso l'uso del fuoco. Emessa durante il processo di conversione dell'uso del suolo dalla foresta ad altri usi, la CO₂ in seguito riduce l'assorbimento di carbonio. Il rimboschimento di terreni precedentemente agricoli possono favorire un maggiore assorbimento di carbonio nel tempo.

Anche il CH₄ atmosferico è influenzato dalle diverse attività umane, che vanno dalla produzione di alimenti, ai rifiuti, alla produzione di combustibili fossili (ad es. Carbone, petrolio e gas). L’aumento della popolazione mondiale faranno aumentare ulteriormente le emissioni di CH₄ provenenti soprattutto dall'agricoltura e dai rifiuti in quanto aumenterà la richiesta alimentare.

Inoltre, l'attuale boom dello sfruttamento di petrolio e gas di scisto ha focalizzato l'attenzione sulla fuoriuscita di metano dalle perforazione, dallo stoccaggio e dal trasporto di combustibili fossili.

Rispetto a CO2, CH₄ e altri forzanti climatici di breve durata come il carbonio nero hanno una breve durata atmosferica; pertanto, si stima che la loro mitigazione potrebbe potenzialmente ridurre il riscaldamento medio globale di circa 0,5°C entro il 2050.

Sono possibili varie strategie per ridurre le emissioni di CH₄. Ad esempio, è possibile evitare alcuni aumenti delle emissioni agricole e dei rifiuti attraverso il miglioramento delle pratiche e cambiare alcune abitudini alimentari.

L'estrazione e la lavorazione di combustibili fossili rappresentano dal 32% al 34% di tutte le emissioni antropogeniche. Il bestiame, l'agricoltura, le discariche e le acque reflue rappresentano insieme un altro 55% al 57%, il resto a causa della combustione di biomassa e biocarburanti.

Gli attuali livelli di CH₄ non hanno precedenti in oltre 800.000 anni. Recenti osservazioni hanno dimostrato che la CH₄ globale è aumentata rapidamente alla fine degli anni '90, si è stabilizzata all'inizio degli anni 2000 e ha iniziato ad aumentare di nuovo nel 2007. Questi cambiamenti nel CH₄ globale non sono ben compresi e sono in discussione.

U.S. Global Change Research Program, Second State of the Carbon Cycle Report (SOCCR2), 2018

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