Da zootecnico sono chiamato in causa sul riscaldamento globale antropogenico, perché non passa settimana senza che sui media qualcuno dica che la zootecnia è una delle cause del riscaldamento globale e quindi di catastrofi climatiche, morte, fame, sete, malaria, proliferazione di locuste ecc. peggio delle 7 piaghe d’Egitto.
Vorrei capire quali sono le basi di queste accuse, ma non le capisco!
In particolare non capisco il meccanismo stesso dell’effetto serra antropogenico.
Quelli che danno spiegazioni incomprensibili o peggio sbagliate o spacciano ipotesi mai dimostrate per certezze e alle mie obiezioni rispondono che io non posso capire, mi ricordano don Abbondio che rispondeva in latino a Renzo che gli chiedeva come mai non li poteva sposare.
Premetto che non sono un esperto di termodinamica, sono conscio dei miei limiti di conoscenza e di comprensione, tra voi ci sarà senz’altro chi è in grado di spiegare il fenomeno meglio di me.
Chi dice di aver capito come funziona e cosa dimostra il cosiddetto effetto serra antropogenico, fornisce spesso metafore sbagliate, una diversa dall’altra o spiegazioni incongruenti. Ad esempio:
LA SERRA. La metafora è sbagliata (questo penso lo sappiano tutti) perché la serra è un sistema chiuso e i vetri bloccano la convezione non la radiazione, mentre l’atmosfera non è una serra e pur subendo la gravità, ha dimensioni tali che non impedisce la convezione almeno fino al punto in cui prevale la radiazione cioè in alta troposfera. Infatti i climatologi parlano di effetto serra atmosferico, che è un meccanismo molto complesso, perché oltre alla convezione in atmosfera i gas serra H2O, CO2, CH4, N2O ecc. assorbono le radiazioni ad onde lunghe, cioè l’infrarosso (ir) rimandandole verso la terra.
LA RADIAZIONE DI RITORNO 0 Back radiation, questa non è una metafora ma la spiegazione più ricorrente; l’effetto serra atmosferico consiste nelle radiazioni ir captate dall’atmosfera e che tornano sulla terra. Sono le radiazioni emesse dai gas serra perchè le radiazioni indirizzate verso la terra dovrebbero essere uguali a quelle indirizzate verso lo spazio, a cui si aggiungono le radiazioni non assorbite dall’atmosfera.
figura 1
Come si vede in questa figura 1a le emissioni di ir, a cielo sereno verso lo spazio ( da satellite a 20 km di altitudine guardando verso il basso) difettano proprio nelle bande di assorbimento dei gas serra, in particolare le radiazioni emesse verso lo spazio nella banda di assorbimento del CO2 sono poche, quelle che mancano dovrebbero essere quelle rimandate verso la terra. Nella figura 1b si possono osservare gli assorbimenti visti da terra.
LA COPERTA TRASPARENTE La metafora consiste nel paragonare l’effetto serra ad una coperta a più strati, trasparente alle onde corte e opaca alle onde lunghe cioè agli infrarossi. Non è una metafora chiara perché la coperta, come la serra, agisce impedendo la convezione e la coperta non spiega le radiazioni di ritorno e quelle verso lo spazio.
IL TORNELLO La metafora è di Eli Rabett secondo il quale il CO2 rallenta il flusso di energia verso l’esterno come farebbe un tornello. La metafora non è chiarissima ed è rappresentata in figura.
Ma anche questo effetto sembra dovuto al rallentamento della convezione e poi non è descritta la radiazione di ritorno.
In una conversazione su un blog mi hanno linkato un’ultima versione dell’effetto serra che trovo molto interessante e appropriata, che a mio parere spiega bene la trasmissione di energia all’interno dell’atmosfera, ma non spiega affatto l’effetto serra antropico.
UN PASSAMANO DI PACCHETTI DI ENERGIA Parte tutto da una lettera di Thomas E. D’Ambra, un chimico che alla sua associazione pone queste domande:
“La questione se gli esseri umani hanno un impatto sul cambiamento climatico rappresenta una grande opportunità per una società scientifica per prendere l’iniziativa in un dibattito che coinvolga la scienza fisica…. Quante chilocalorie di energia a infrarossi può assorbire una tonnellata di biossido di carbonio? Qual è la quantità di anidride carbonica assorbita in acqua dolce o salata e come l’equilibrio è influenzato dalla temperatura o altri fattori ambientali? Quali sono le altre variabili che possono causare un aumento o una diminuzione della temperatura?”
E chiude così:
“Invece di aprire un dibattito, i membri sono sottoposti costantemente ad una arrogante ipocrisia e alla pratica di soffocare il dibattito con attacchi personali a chi non è d’accordo”
Non sono proprio l’unico che ha avuto questa esperienza.
Gli risponde qui Eli Rabett accanito sostenitore della tesi dell’AGW e spesso irriverente nei confronti degli scettici.
“Le molecole di CO2 eccitate possono trasferire la loro energia in eccesso ad altre molecole e tornare allo stato fondamentale, pronte ad assorbire nuove radiazioni ir (nella loro banda ovviamente).”
Aggiunge che altrimenti queste radiazioni nella banda del CO2 scapperebbero nello spazio e invece i satelliti non le registrano perché sono state captate dal CO2.
A complicare le cose c’è il fatto che il vapore acqueo assorbe in un’ampia gamma di lunghezze d’onda degli ir anche in alcune del CO2 e del CH4. Molte di queste radiazioni sarebbero state captate comunque dal vapore acqueo.
Dove va a finire l’energia captata dal CO2?
cito sempre Eli Rabett:
“A 300K (27°C in bassa troposfera) le molecole di CO2 sono continuamente in collisione con l’ossigeno, azoto e altre molecole. A 300 K circa solo il 6% delle molecole di CO2 in atmosfera sono vibrazionalmente eccitate e possono re-irradiare.”
Il tasso di collisione è in funzione della temperatura e della pressione. All’aumentare della pressione e della temperatura aumenta la frequenza delle collisioni. Quindi la molecola di CO2 in bassa troposfera ri-emette poco o nulla e la radiazione di ritorno proveniente dalla media-alta troposfera.
ancora:
“qui è un problema di tempi. In sintesi, il processo può essere definito come una molecola di CO2 che assorbe un fotone a ~ 650 cm-1 (equivalente ad una energia termica di circa 900 K), e che perde l’energia attraverso i gas atmosferici circostanti….A sua volta altre molecole di CO2 possono essere eccitate dalle collisioni con le molecole atmosferiche. Alcuni di loro (e una piccola percentuale delle molecole di CO2 originariamente eccitate) può ri-emettere….. I processi (assorbimento della luce, trasferimento di energia collisionale e di emissione) possono essere separati, perché il tempo medio per una molecola di CO2 isolata per emettere un fotone è molto più alto del tempo di de-eccitazione collisionale (~ decine di microsecondi a pressione atmosferica). Pertanto è possibile modellare la situazione, separando assorbimento e emissione.”
Quindi il trasferimento di energia dalla molecola di CO2 eccitata per aver assorbito ir nella sua banda alle altre molecole è molto più rapido (1 microsecondo) rispetto al tempo di ri-emissione (10 microsecondi), questo in bassa troposfera nelle condizioni descritte a 27°C. In media-alta troposfera le condizioni sono completamente diverse: c’è pochissimo vapore acqueo, pressione, temperatura e densità sono molto più basse rispetto alla bassa troposfera, quindi prevale la re-immissione di radiazioni termiche ir: metà verso lo spazio metà verso la terra.
Quello letto sul blog di Eli Rabett non è una peer review quindi va preso con le pinze, ma se fosse vero è completamente diverso da quello che ho letto sull’effetto serra finora, perché l’energia della radiazione di ir nella banda di assorbimento del CO2 una volta assorbita dal CO2 viene trasmessa per collisione alle altre molecole e da qui per convezione dall’alto verso il basso fino alla media-alta troposfera (ad eccezione dell’energia ri-emessa dal 6% delle molecole di CO2).
Cito:
“Così, il processo (in atmosfera) diventa un gigantesco gioco di trasmissione di energia, fino a quando, per caso, il pacchetto di energia raggiunge la porta dello spazio atmosferico. Pensate a una stanza affollata piena di persone bendate, passare i pacchetti di energia tra loro e immaginate una piccola porta attraverso la quale il pacchetto alla fine è spinto.”
La metafora del passamano spiega la trasmissione ma non le radiazioni di ritorno, quindi provo ad integrarla.
Alla domanda cos’è l’effetto serra risponderei con questa metafora:
UNA PRESA AL VOLO, UN PASSAMANO E UN PING PONG CONTINUO DI MILIARDI DI PALLINE DI ENERGIA
Tornando alla metafora dei pacchetti passati di mano le prime persone che prendono al volo le palline di energia emesse dalla terra (cioè le radiazioni ir) sono i gas serra che poi le passano ad tutte le altre persone che sono gli altri gas dell’atmosfera in particolare N2 e O2.
La porta non è altro che il passaggio dalla trasmissione per collisione-convezione a quella radiativa, più si sale in altitudine più aumenta la percentuale di molecole che ri-emettono radiazioni, specie dopo i 5000 mt di altezza.
Le palline di energia una volta passata “la porta” sono ri-trasformate in radiazione che è emessa in tutte le direzioni a 360°: per semplicità diciamo che metà va verso lo spazio e l’altra ritorna verso la terra ( sempre che l’ipotesi di Eli Rabett sia corretta).
Questa energia come fa a tornare sulla terra?
Ce lo spiega Roy Spencer escludendo l’effetto di nuvole, aerosol ecc. (che hanno azioni più complesse perchè sono anche schermanti), l’effetto serra dovuto ai gas serra consiste nell’energia captata dai gas H2O, CO2, CH4, N2O, ecc. che arriva in media-alta troposfera per trasmissione convettiva (e un po’ per trasmissione radiativa) che viene emessa come radiazioni ir in parte verso l’esterno e in parte verso la terra.
Le bande di emissione degli ir sono quelle di assorbimento dei gas serra, perché le molecole che arrivano ad emettere ir in media-alta troposfera sono soprattutto come valore totale quelle del vapore acqueo, anche in alcune bande di assorbimento del CO2.
O2 e N2 non assorbono e non emettono, trasmettono l’energia per convezione scontrandosi con molecole di gas ad effetto serra che poi
emetteranno radiazioni ir.
La domanda che mi pongo da tempo è questa: Come mai i gas serra non sono in grado di assorbire questa radiazione che scende dall’alto che può quindi arrivare fino alla superficie?
Secondo la teoria queste radiazioni di ritorno giungono sulla terra, e si sommano a quelle provenienti dal sole:
- parte di queste verranno ri-emesse dalla terra verso lo spazio
- parte di quelle ri-emesse dalla terra verranno captate dai gas serra
- e metà di quelle captate sarà rimandata sulla terra in un “ping pong” a smorzare perchè ad ogni ri-emissione metà dell’energia si perde nello spazio. .
L’effetto delle radiazioni di ritorno secondo Spencer consiste nella diminuzione del raffreddamento della terra, che quindi risulta più calda di quello che sarebbe senza atmosfera, perchè ha più energia da mandare verso lo spazio.
Questo ping pong continua anche dopo il tramonto del sole il che spiega la differenza di escursione termica tra i deserti e le zone umide alla stessa latitudine. Nelle zone umide il vapore acqueo determina maggiori radiazioni di ritorno verso la terra, sia per l’effetto serra di captazione ri-emissione del vapore acqueo (che è un gas serra), ma anche per le nuvole o forse per la convezione rallentata (l’H2O è più pesante del N2 e O2 dei cieli asciutti dei deserti quindi potrebbe rallentare la convezione rispetto a questi gas più leggeri?).
Però secondo un ragionamento logico questo ping pong dovrebbe esserci solo tra l’alta troposfera e uno strato appena inferiore, quindi a me non è chiaro cosa sia effettivamente l’effetto serra atmosferico.
IN COSA CONSISTE L’EFFETTO SERRA ANTROPOGENICO?
L’ipotesi è che la quantità di energia captata aumenti quando aumenta la concentrazione atmosferica di CO2, CH4 e N2O ecc. L’aumento di concentrazione dei gas climalteranti, secondo l’IPCC avrebbe determinato più del 90% della forzante riscaldante degli ultimi 30 anni ed è questo che alcuni scettici contestano, perchè il CO2 in bassa troposfera è completamente saturato cioè tutti gli infrarossi ir nella banda sono assorbiti; anche aumentando la concentrazione di CO2 comunque gli ir assorbiti in bassa troposfera sarebbero esattamente gli stessi.
Jack Barrett afferma che solo il 4,6% degli ir assorbibili arriva oltre i 100 mt di altitudine e di questi solo l’1% arriva ai 200 mt (la ricerca è una peer review ma la rivista non è nella lista ISI).
In alta troposfera invece sembra che il CO2 non sia saturato, specie nelle “code laterali” intorno alla banda tipica di assorbimento (15 micron) e nelle bande di assorbimento cosiddette inferiori1.
A complicare ulteriormente le cose c’è il fatto che “Quando la CO2 si eccita per assorbimento di un fotone ir, decade ri-emettendo, tipicamente, a frequenze più basse.” Di conseguenza non si sa esattamente da che molecola provengano gli ir captati dai satelliti nelle frequenze vicino a quelle tipiche di assorbimento del CO2. Però di radiazioni infrarosso nelle bande di assorbimento del CO2 in media-alta troposfera ne dovrebbero arrivano pochissimi, perchè vengono completamente assorbiti molto più in basso, o sbaglio?
Quindi:
- solo una piccolissima quantità di CO2 in alta troposfera sarebbe responsabile dell’effetto serra antropogenico (io non so quantificarla ma si può fare), ma è solo la frazione di CO2 appartenente ai famosi 100 ppm di incremento antropico, presente in alta troposfera.
- quantitativamente l’energia assorbita da questa piccola quantità di CO2 è pure molto bassa perché gli ir della banda di assorbimento del CO2 che arrivano fino in media-alta troposfera sono pochissimi, solo:
– quelli del famoso 6% che re-immette
-e quelli arrivati per convezione che eccitano delle molecole di CO2 in alta troposfera,
– quelli emessi dal vapore acqueo m asolo quelle nelle bande di assorbimento del CO2.
.
Ci sono scienziati citati qui che confrontando i dati satellitari hanno riscontrato che l’assorbimento di ir nella banda del CO2 è aumentato quindi non c’è saturazione; (Harries et al 2001)
Quella espressa in figura è l’ipotesi che l’assorbimento cresca con l’aumento della concentrazione di CO2 soprattutto nelle bande laterali al 15 micron.(linea verde e blu)
Altri autori ( Evans 2007 e Philipona 2004) hanno invece misurato un aumento delle radiazioni di ritorno, ma questo fenomeno, come il raffreddamento della stratosfera, non potrebbe avere altre cause come la variazione della copertura nuvolosa?
Secondo J. Barrett al raddoppio della concentrazione di CO2 l’assorbimento degli infrarossi aumenterebbe solo dello 0,5% in condizioni reali cioè in presenza degli altri gas serra.
Queste piccole differenze dovute al CO2 in alta troposfera come possono giustificare l’enorme stima della forzante radiativa del CO2 degli ultimi 30 anni?
In alta troposfera prevale la trasmissione per radiazione quindi è difficile che a questa altitudine il CO2 assorba energia e la passi poi con la collisione ad altri gas, o sbaglio?
Quindi ancora non capisco come possa l’aumento di 100 ppm di CO2 essere tra le prime forzanti radiative responsabili del riscaldamento degli ultimi 30 anni se l’azione è effettuata solo da una piccolissima frazione di CO2 in media-alta troposfera che capta una piccolissima frazione di ir che arrivano fin lì.
In effetti qualcosa non torna cito Stephen Schwartzet al 2010 su J. Climate:
“L’aumento delle temperature medie superficiali globali osservato è meno del 40% di quanto atteso in relazione all’aumento osservato della concentrazione dei gas serra in atmosfera combinato con le stime di sensibilità climatica del Rapporto IPCC del 2007. […] L’attuale incertezza della sensibilità climatica preclude la determinazione delle future emissioni di CO2 che sarebbero compatibili con ogni genere di sostenibile aumento delle temperature medie superficiali globali.”
Consapevole di essere nella possibilità di aver fatto errori, e che fisica dell’atmosfera non si spiega con le metafore, spero si apra una discussione chiarificatrice con chi sa o con chi ha capito più di me, le domande e i dubbi sono molti.
- http://www.climalteranti.it/2010/10/31/il-primo-scettico-del-riscaldamento-globale/ [↩]
Il fisico Riccardo Reitano ha fatto alcune precisazioni sul tema che vi giro
R. “Se lei guarda gli spettri, il vapore acqueo a 15 micron non ha assorbimenti significativi. In questa banda, quindi, chi gioca un ruolo è solo la CO2”
Gli ho risposto
http://4.bp.blogspot.com/_ix1qRsD71DE/TRmrtNI-WeI/AAAAAAAADMQ/8E9HmOezlRc/s1600/800px-Atmospheric_Absorption_Bands.png
a me sembra che il vapore acqueo a 15 micron assorba ir (meno bene del CO2 ma assorbe) e quindi sempre per la Kirchhoff …
ha replicato il Reitano
“beh che cambia nel mio discorso se il vapor d’acqua ha un piccolo assorbimento a 15 micron? Nulla. Quella immagine che mostra è la trasmittanza senza altre indicazioni, non ci si può ragionare sopra. In più, il vapor d’acqua è presente in quantità significative solo in bassa atmosfera e, come non si finisce mai di ripetere, ciò che conta è cosa accade alla quota di emissione. ……… il numero di collisioni che trasferiscono l’energia dalla CO2 al resto del gas è uguale a quelle che dal gas trasferiscono energia alla CO2. Questo implicano i flussi all’equilibrio locale”
Quindi l’energia assorbita dal CO2 e trasmessa a N2 e O2 per collisione-convezione dovrebbe tornare al CO2 e non al vapore acqueo anche se le molecole di acqua (in bassa troposfera ovviamente) sono molto più numerose, e l’energia assorbita dal CO2 viene riemessa sempre dal CO2 e non dall’acqua che emette molto poco nei 15 micron.
C’è qualcuno che vuole specificare altre cose?
…”come non si finisce mai di ripetere, ciò che conta è cosa accade alla quota di emissione”… e cosa diavolo sarebbe la quota di emissione? Spero non si riferisca al TOA, ovvero a quella superficie immaginaria che avviluppa la terra alla quale per convenzione l’energia che entra è uguale a quella che esce, in altre parole è la quota che per convenzione ha effetto serra pari a 0 (zero), questa cosa sta su tutti i dannati i libri, poi che avvenga qualcosa su una superficie immagginaria è tutto da ridere. In parole povere dal TOA scendendo verso il basso l’effetto serra passa quantitativavemte da 0 a 0,1, poi 0,2 etc fino ad arrivare ad 1 alla base della colonna atmosferica cioè alla superficie, e queesto è quanto deve essere in base all’equazioni, basti pensare parte immaginaria dell’indice di rifrazione complesso, parte che è dovuta all’assorbimento operato dalla materia sulla radiazione, basta vedere l’equazione del Feynman che ho citato, dove si capisce bene che l’assorbimento è ovviamente proporzionale alla quantità di materia assorbente… non siamo mica in omeopatia dove meno ce n’è e meglio funziona, siamo seri, qui si parla di scienza vera, e quindi piu materia assorbente c’è e piu radiazione viene assorbita, d’altronde non è per questo che sono allarmati, per un aumento dei gas serra? perche se hanno cambiato idea e credono che la CO2 assorba di più dove non ce n’è praticamente nulla (al TOA), allora siamo proprio alle comiche… molti confondono questo concetto di TOA con altri concetti delle forzanti, ma ogni volta cos’è che viene confuso lo sà solo l’interessato…
poi…
…”il numero di collisioni che trasferiscono l’energia dalla CO2 al resto del gas è uguale a quelle che dal gas trasferiscono energia alla CO2. Questo implicano i flussi all’equilibrio locale”…ma dico stiamo dando i numeri? non c’è affatto alcun equilibrio locale, siamo sempre fuori dall’equilibrio, la radiazione assorbita dai gas serra (energia) che è trasmessa agli altri gas è sempre quantitativamente maggiore dell’energia trasmessa dagli altri gas a quelli “serra” per collisioni, il che dovrebbe essere abbastanza semplice da capire per chi ha un pòchino almeno di basi, provo a dirlo in poche righe nonostante l’ora tarda.
Si potrebbe spiegarlo attraverso ragionamenti fisici totalmente indipendenti, ma c’è un modo facile e veloce per capirlo, la produzione di entropia, quando i gas serra assorbono la radiazione, la cedono agli altri gas, tramite la degradazione dell’energia del fotone assorbito nei livelli quantici traslazionali, in pratica l’energia iniziale viene degradata verso il basso nella catena entropica, e finisce nel moto traslazionale, per dirla papale il gas serra che assorbe riscalda il gas non serra, con produzione di entropia. Ci sono anche altri modi in cui viene prodotta entropia, ma non ci interessa ora, abbiamo gia capito che il processo è in generale irreversibile, quindi possiamo dire che la quantità di energia che passa dai gas serra agli altri gas è maggiore di quelli che quest’ultimi gli restituiscono tramite le collisioni, per questo avevo detto nei commenti precedenti che quest’ultimo processo era statisticamente svantaggiato rispetto al primo.
Mi chiedo come può uno che fa errori del genere definirsi un esperto di queste materie…
@ Tore Cocco
“e mi dica quali esperienze e conoscenze vanta costui per parlare di chimica fisica della transizione radiativa in atmosfera? lo dico senza enfasi solo per capire, perchè la frase citata è oscura o priva di senso per me.”
Claudio Della Volpe su OC
Mi sa che i nostri dubbi resteranno tali per moltissimo tempo. Inutile chiedere lumi. Risponderanno sempre allo stesso modo: siete troppo ignoranti per poter capire. Il consiglio di studiare un po’ di climatologia è degno di considerazione. Il problema, però, è che sui testi di climatologia fanno sempre degli esempi molto elementari (schematici) in cui sono talmente tante le ipotesi restrittive che, alla fine, si studiano schemi che nulla hanno a che fare con la realtà. Il risultato è che, non potendo elaborare delle teorie in grado di spiegare quel che accade, si rimanda ai modelli matematici. E così il cerchio si chiude. Quando frequentavo l’Università mi esercitavo su di un modello di edificio di forma parallelepipeda senza alcuna irregolarità. Nel corso della mia ormai quasi trentennale esperienza di progettista strutturale una simile struttura non mi è mai capitata. Ho sempre dovuto arrangiarmi e rischiare in prima persona. Oggi che le normative sono cambiate, nei vari corsi di aggiornamento che ho frequentato, i discepoli dei miei docenti universitari ci hanno sottoposto gli stessi esempi e schemi di allora. Alle nostre rimostranze circa l’astrattezza dei loro modelli e la lontananza degli stessi dai casi reali che ti capitano nella realtà professionale hanno fatto spallucce. Morale della favola: continua ad arrangiarti perché le castagne dal fuoco non te le toglie nessuno. Come si vede niente di nuovo sotto il sole.
Ciao, Donato.
E’ troppo bello discutere su climate monitor dove non c’è la censura, per me è una boccata di libertà, perchè la censura è una cosa da fascisti.
a Hydraulics che su CA si pente di avermi fatto leggere Rabett e che dice che il Rabett non parla di convezione rispondo.
@ Hydraulics
Perché si è pentito?
Qui Eli Rabett
http://rabett.blogspot.com/2009/08/getting-rudys-back-next-latest-issue-of.html?showComment=1252015297288#c3012501732548675340
parla di collisioni-convezione
cito
“Briefly put, the process can be defined as a CO2 molecule absorbing a ~650 cm-1 photon (equivalent to a thermal energy of about 900 K), and losing that energy to the surrounding bath of atmospheric gases. In turn other CO2 molecules can be excited by collisions with atmospheric molecules. Some of them (and a very small percentage of the originally excited CO2 molecules can re-emit).”
Una percentuale molto piccolo delle molecole di CO2 eccitate originariamente ri emette
“The processes (absorption of light, collisional energy transfer and emission) can be separated because the average time that an isolated CO2 molecule takes before it emits a photon is much longer that the time for collisional de-excitation (~tens of microseconds at atmospheric pressure, less, higher in the atmosphere”
Assorbimento, collisione e trasferimento di energia e in ultimo ri-emissione.
“Because collisional energy transfer to and from the excited molecules is rapid, the chunk of energy (650 cm-1) rapidly degrades into the heat bath of the atmosphere. The temperature of the heat bath can be determined from simple thermodynamics by figuring out the rate of heat flow into and out of the system by radiation, convection and conduction”
Radiazione e convezione
“At 300K (27 C) ground state CO2 molecules are continually colliding with oxygen, nitrogen and other molecules”
Il CO2 è in continua collisione con le altre molecole di O2 N2 ecc
“Kinetically speaking the N2 and O2 act as an energy reservoir for the energy absorbed by the CO2/H2O”
Quindi O2 e N2 fanno da serbatoio di energia ricevuta da CO2 e H2O
e dove andrà e come questa energia?
andrà verso l’alto per convezione fino a collidere con un gas serra che per le cambiate condizioni di temperatura pressione e densità re-irradierà.
Però ha ragione non è detto che sia il 94% delle molecole di CO2 eccitate a collidere, (però Rabett dice che solo una piccola percentuale di CO2 eccitata per aver assorbito gli ii re-irradierà) ma solo il 6% eccitato per collisione fa in tempo a re irradiare.
Va bene, e il resto delle molecole eccitate che fa?
Comunque mettiamo che il 94% sia sbagliato: siccome è tanto che lo chiedo, qual è la percentuale esatta di molecole di CO2 che, in bassa troposfera, dopo aver assorbito gli ir collide anziché re irradiare?
Lo chiedo da anni
Non potete non saperlo, perché questa % cambia tutto.
E i climatologi stanno cambiando il mercato influenzando le scelte energetiche,ma anche alimentari, possibile che non riusciate a speigarmi il perchè?
CONSIDERAZIONI
Anche a questo giro i miei quesiti sono caduti nel nulla.
Le risposte degli esperti serristi anche su altri blog e forum si possono riassumere in queste categorie:
– vada a leggersi un buon libro di fisica
– vada a leggersi un libro di italiano
– vada a stracciarbraghe a qualcun altro
– ripetere sempre la stessa ipotesi della non saturazione del CO2 in TOA quando di ir nei 15 micron in TOA ne dovrebbero arrivare molto pochi e dove di CO2 antropica ce n’è davero poca
– addirittura offendersi perchè si contesta il bilancio radiativo quando invece non è affatto quello in discussione, i quesiti infatti riguardano i meccanismi che lo regolano
– toccano il ridicolo coloro ( più di uno ) che hanno commentato questo articolo senza leggerlo.
La mia impressione netta è che non sappiano come e cosa rispondere
Cito altre conversazioni in tema da qui
http://www.climatemonitor.it/?p=16212#comments
(dove tra l’altro il Pellegrini cita sempre Eli Rabett) perché le ritengo molto significative.
Apre il misterioso “antistrafalcioni” così:
“1) che gli spettri si sovrappongano è parzialmente vero ma a parte la differenza effettiva degli spettri e l’importanza della pressione negli spettri stessi il ruolo effettivo nell’atmosfera dipende dall’altezza; al di sopra di una certa altezza la CO2 domina totalmente perchè non si condensa e quella è la quota alla quale la maggior parte dell’energia viene rilasciata nello spazio; non è un problema di quanto l’acqua è importante alle quote basse, quindi ma di quanto lo sia la CO2 alle quote più alte ed importanti nell’equilibrio radiativo, nel cosiddetto top of atmosphere (TOA)
2) per il medesimo motivo anche se le zone basse dell’atmosfera fossero sature (e ripeto non lo sono rispetto all’assorbimento) non lo sarebbero quelle alte dove avviene la parte più importante del fenomeno”
Gli risponde il Mezzasalma così senza mezze parole:
“Ecco le invenzioni di turno: c’è qualcosa (od un livello) più importante di un’altra all’equilibrio radiativo, addirittura al TOA.
Il TOA, tanto per cominciare, non è la parte più importante per l’equilibrio radiativo, è solo un livello convenzionale nel quale calcolarlo. Lì su ci sono così poche molecole che proprio non c’è niente d’importante!
Inoltre all’equilibrio radiativo di questo pianeta contribuiscono tutti gli strati atmosferici, di più quelli dove c’è più materia che assorbe e riemette nelle giuste lunghezze d’onda.
E siccome è nelle parti basse che prevalgono quelle molecole, è lì che avviene il massimo dell’assorbimento e riemissione.
Incidentalmente, la circolazione atmosferica e la stratificazione dell’aria che ne deriva fanno sì che l’acqua sia ammassata nel buondary layer e alla CO2 non rimane che fare il suo dovere più in alto.
Questo non rende quello strato più importante ai fini dell’equilibrio radiativo, seppure, a parità di condizioni, è più sensibile all’aumento di CO2.
Ma voler dissezionare l’atmosfera per dare una preminenza ad un livello piuttosto che ad un altro è come decidere se è nata prima la gallina o l’uovo. In ogni caso, come già detto, a densità maggiori di materia (gas) corrisponde un maggiore assorbimento (e riemissione), e questo non accade in alto! Punto”
Replica il diabolik antistrafalcioni
“lei dice:
“In ogni caso, come già detto, a densità maggiori di materia (gas) corrisponde un maggiore assorbimento (e riemissione), e questo non accade in alto! Punto.”
certo ma E’ PROPRIO PER QUESTO : un maggiore assorbimento (e riemissione) che la parte esterna della chiamiamola cosi’ coperta atmosferica è quella cruciale; e quella coperta contiene CO2 invece di acqua, quella coperta è a pressione inferiore e anche lo spettro è cambiato, opportunamente permettendo una maggior riemissione verso lo spazio, non verso il resto dell’atmosfera etc etc;
Mezzasalma queste sono cose che stanno scritte in qualunque libro di climatologia con opportuni modelli quantitativi che certo non si possono mettere in un blog; e che servono appunto a rispondere agli errori di Pascoli; o anche lei è d’accordo col “poeta” ?
no perchè se anche l’arpa è d’accordo con le due castronerie suddette allora è meglio che smetto di darmi pena.”
Rispondono prima il Tore Cocco e poi il Mezzasalma
“Guardi sig. Antistrafalcione che Paolo ha ragione, alle alte quote può aumentare l’importanza relativa della CO2 ma non assolutamente quella assoluta ai fini dell’impedenza radiativa dell’atmosfera nella sua totalità, che è data in buona sostanza dai bassi strati dove c’è più materia, e se li legge con cura i testi di climatologia non dicono diversamente……”
Paolo Mezzasalma dice:
“A quanto detto da Tore non ho niente di aggiungere.
Avrei anch’io una richiesta, però. Il grande esperto di turno ci dice:
“la parte esterna della chiamiamola cosi’ coperta atmosferica è quella cruciale”,
aggiungendo altre parole che però non spiegano il “cruciale” a che cosa. Siccome noi siamo qui anche per imparare, chissà che “l’esperto” non voglia assumere in pieno il suo ruolo di docente e sviluppare il tema sulla “crucialità”.
Discussione bella ed avvincente. Trovo particolarmente interessanti le considerazioni di Tore Cocco circa la circostanza che la radiazione infrarossa venga rifratta attraversando l’atmosfera terrestre. Questo fatto a cui, onestamente, mai avevo pensato, rende incredibilmente più complesso tutto il discorso. L’altro aspetto del problema che mi ha incuriosito riguarda le percentuali della radiazione infrarossa che raggiunge i 200 m di quota. Solo l’1% del totale! Questo potrebbe significare che la trasmissione di energia tra la bassa e l’alta atmosfera avverrebbe solo per convezione e l’irradiazione sarebbe irrilevante. Claudio, hai sempre sostenuto di avere molti dubbi in questo campo. Ho paura che li hai trasmessi anche a me. Ed i dubbi sono una brutta cosa perché ti invogliano a cercare di risolverli e se non li risolvi non credi più a nulla di quello che ti dicono di dover credere. Conclusione (fino ad ora ed in attesa degli esperti): sono molte di più le cose che non riusciamo a comprendere di quelle che riusciamo a comprendere. Pensare che sulla base di tutta questa ignoranza dobbiamo decidere del nostro futuro mi rende un tantino nervoso.
Ciao, Donato.
Ciao Donato, mi fa piacere che tu abbia colto lo scopo del post che è quello di approfondire l’argomento che a me non è chiaro.
Non mi sembra che sia chiaro nemmeno agli altri, e che i miei dubbi siano legittimi.
Anch’io spero che gli esperti ( quelli serristi intendo) partecipino alla discussione, l’invito è stato rifatto.
Hanno sempre predicato la neccessità, anzi l’urgenza, di ridurre le emissioni per mitigare il clima, quindi devono per forza avere molto chiaro il meccanismo dell’agw.
Vedremo.
@ Pascoli
Non non le avveo lette ma consoco da tempo le argomentazioni, immagini che siano riferite all’ultima frase citata del mio aricolo cioè quella di Schwartz sul fatto che qualcosa non torna
Pensa che già su CA feci notare che i ratei della T degli anni 80 90 sono gli stessi +- degli anno 20 30 quindi la forzante che causò il riscaldamento dei primi del 900 deve essere naturale ed ancora non è stata stimata correttamente quindi nemmeno le forzanti degli anni 80 90 sono state stimate correttamente.
@ Pellegrini
OT : Mi sono accorto adesso che su CA hanno cancellato il mio invito ( agli esperti) a partecipare a questa discussione visto che sul loro blog non si può discutere perchè mi censurano dopo 5 messaggi.
Chissà che fine ragionamento c’è, dietro la convizione che censurare me, sia un servizio alla scienza.
Ciao Claudio, se ancora non l’avessi lette ti consiglio queste riflessioni di Ole Humlum sul sito climate4you dove fa un’analisi critica dei diagrammi proposti dall’IPCC che indicherebbero un trend di costante aumento della temperatura….. non mi dilungo oltre.
http://www.climate4you.com/ClimateReflections.htm
@ Pellegrini
Dici:”Ritengo sia inutile comunque speculare su queste cose, prima di essersi letti piu’ di un libro da cima a fondo”
Allora dovrebbero parlare solo gli esperti, li ho invitati, vedremo, nel post comunque ho citato proprio gli esperti Spencer, Rabett, Barrett ecc
Dici: “Quali molecole? Immagino tutte, comprese azoto e ossigeno, ma anche CO2 e acqua, ecc…- A quale altitudine: esattamente la stessa alla quale e’ avvenuto l’assorbimento, dal momento che i processi di termalizzazione sono molto rapidi. Questo non impedisce a radiazione e convenzione di coesistere.”
Bene: se azoto e ossigeno emettono radiazioni ir queste probabilmente avranno lunghezze d’onda diverse dalle bande di assorbimento dei gas serra, altrimenti mai giungerebbero a terra, o sbaglio?
Solo che il Reitano dice che azoto e ossigeno non assorbono e non emettono ir quindi anche in questo caso uno dice una cosa uno un’altra (la cosa è sconcertante per un argomento così importante)
Sostieni che convezione ed emissione possono coesistere, però su questo si devono fare delle riflessioni
– se il meccanismo è misto allora bisogna conoscere la percentuale di energia che viene trasmessa per radiazione e quella che viene trasmessa per convezione perchè a percentuali diverse cambia il peso dei gas serra sul meccanismo
– da quello che ho capito secondo Eli Rabett in bassa quota la ri-emisisone riguarda solo il 6% delle molecole di CO2 ( e questo dovrebbe valere anche in caso di eccitazione da collissione non solo per l’assorbimento degli ir) questa % è addirittura più bassa per Barett se dice che solo il 4,6% degli ir giungono fino ai 100 mt di altitudine, e 1% a 200 mt Il che (secondo quello che ho capito) significa che gli ir della banda del CO2 sono assorbiti tutti e non ne vengono riemessi, quindi è difficile che in bassa troposfera il CO2 riemetta.
Poi c’è il discorso della notte a cui alludeva il Tore, ma questo si riallaccia al momento in cui cambiano le condizioni (cala la T ad es) tanto che è più probabile la ri-emissione della collisione
@Costa
“Qui invece iniziano le domande, quali sono le molecole che emettono radiazioni ir: Azoto e Ossigeno? E a quale altitudine? alla stessa in cui è avvenuto l’assorbimento?”
– Quali molecole? Immagino tutte, comprese azoto e ossigeno, ma anche co2 e acqua, ecc…
– A quale altitudine: esattamente la stessa alla quale e’ avvenuto l’assorbimento, dal momento che i processi di termalizzazione sono molto rapidi. Questo non impedisce a radiazione e convenzione di coesistere.
– purtroppo i testi ai quali faccio riferimento sono tutti in inglese.
Ritengo sia inutile comunque speculare su queste cose, prima di essersi letti piu’ di un libro da cima a fondo.
Cordiali Saluti
@ Pellegrini
su schema Trenberth
http://www.cgd.ucar.edu/cas/Trenberth/trenberth.papers/TFK_bams09.pdf
in Trenberth et al 2009 usano sempre lo stesso grafico per il bilancio energetico, ma mi sembrano molto prudenti parlano di barre di errore, di incertezze, di non conoscenze ecc
@ Pellegrini
dici “Se e’ interessato, posso procurarle grossomodo qualsiasi libro di radiative transfer e/o fisica atmosferica. Mi faccia sapere se e’ interessato. In questi casi non si tratta di peer-review o meno, infatti la maggior parte delle cose sono codificate da lungo tempo in ottimi libri di testo.”
Ti ringrazio molto anche per la generosità, mi basta autore e titolo e che sia in italiano in modo da non poterlo fraintendere, poi a Pavia lo trovo, ci sono librerie spettacolari.
@ Pellegrini
Grazie Giovanni della discussione secondo me non se parla mai abbastanza visto l’imporatanza della faccenda
Dici:
“Una molecola di CO2 assorbe un fotone infrarosso
– Prima che possa riemetterlo (presumibilmente alla stessa energia), l’energia viene distribuita alle molecole circostanti tramite collisioni
– L’energia della CO2 viene quindi termalizzata, e ci troviamo con un “volumetto” di atmosfera a T uniforme, ma ovviamente piu’ alta rispetto all’assenza di CO2 (abbiamo in piu’ l’energia del fotone assorbito)”
– Fino qui tutto bene è quello che dicono il Rabett e Barrett-
-Dici”
Il volumetto a temperatura T emette con spettro di corpo nero (o grigio), in maniera isotropa, e quindi anche in alto e in basso.”-
Qui invece iniziano le domande, quali sono le molecole che emettono radiazioni ir: Azoto e Ossigeno?
E a quale altitudine? alla stessa in cui è avvenuto l’assorbimento?
Io penso di no, penso che in bassa troposfera questa energia assorbita e poi passata per collisione ( termalizzazione) alle altre molecole salga agli strati più alti per convezione fino al punto in cui per pressione t e densità è più probabile l’emissione di radiazione rispetto alla collisione
dici:
“ Il tanto vituperato grafico di Trenberth fa vedere schematicamente proprio le porzioni di energia trasferita per irraggiamento e per convezione”
A quale grafico alludi a questo? http://www.seafriends.org.nz/issues/global/trenberth_latest.jpg
Che è Trenberth 2007?
Non vedo differenziazioni.
Non vorrei che si creasse la solita confusione tra radiazione e convezione, io mi riferisco soltanto a cosa succede all’energia dopo, l’assorbimento da parte dei gas serra antropici in bassa troposfera.
@ Pellegrini
cito science of doom +- :”Naturalmente, il trasferimento di energia può avvenire anche tramite convezione.
Quindi è teoricamente possibile che l’energia potrebbe essere assorbita sotto forma di radiazione ed essere trasmessa per convezione. Ma questo non dovrebbe essere possibile perché per convezione l’energia va dall’alto verso il basso e mai il contrario verso la terra, quindi si chiede cosa succede?
Molto semplice – ogni strato di atmosfera irradia anche energia.
Ogni strato in atmosfera assorbe la radiazione da sotto (e sopra). I gas che assorbono la quota di energia questa energia attraverso collisioni con altri gas , in modo che tutti i diversi gas sono alla stessa temperatura.
E le molecole di gas radiativi (come il vapore acqueo e CO2), poi irradiano energia in tutte le direzioni.”
Ma non è quello che dice Eli Rabett, il CO2 in bassa quota anche se colpito da un’altra molecola non fa in tempo ad emettere una radiazione perché fa prima ad avere un’altra collisione.
Mi sembra che sia la solita ipotesi che l’energia assorbita dal CO2 si trasmetta comunque per radiazione anche verso il basso ma non è quello che ha spiegato Eli Rabett
@Costa
Premessa: non sono un’esperto.
Risposta: penso che il suo dubbio giri attorno al concetto di Local Thermodynamic Equilibrium. Riassumo quello che, verificate alcune ipotesi, succede dove l’atmosfera e’ piuttosto densa:
– Una molecola di CO2 assorbe un fotone infrarosso
– Prima che possa riemetterlo (presumibilmente alla stessa energia), l’energia viene distribuita alle molecole circostanti tramite collisioni
– L’energia della CO2 viene quindi termalizzata, e ci troviamo con un “volumetto” di atmosfera a T uniforme, ma ovviamente piu’ alta rispetto all’assenza di CO2 (abbiamo in piu’ l’energia del fotone assorbito)
– Il volumetto a temperatura T emette con spettro di corpo nero (o grigio), in maniera isotropa, e quindi anche in alto e in basso.
– Il fatto che l’energia assorbita dalla CO2 sia stata termalizzata non preclude che possa essere irraggiata, quindi abbiamo sia convezione sia radiazione
– Penso che questo sia il sistema descritto da Rabett
– Il tanto vituperato grafico di Trenberth fa vedere schematicamente proprio le porzioni di energia trasferita per irraggiamento e per convezione
Se e’ interessato, posso procurarle grossomodo qualsiasi libro di radiative transfer e/o fisica atmosferica. Mi faccia sapere se e’ interessato. In questi casi non si tratta di peer-review o meno, infatti la maggior parte delle cose sono codificate da lungo tempo in ottimi libri di testo.
Cordiali Saluti
Grazie della risposta articolata Tore
La tua è una ulteriore versione a me sconosciuta
Dici: “ma scaldandosi l’intera atmosfera emette più radiazione (ogni porzione emette indifferentemente in ogni direzione), perturbando in questo modo l’equilibrio radiativo con la superficie terrestre che quindi si scalda innalzando la temperatura per emettere più energia per ripristinare l’equilibrio”
Quindi essendo l’atmosfera fatta soprattutto da azoto e ossigeno questi due gas emettono radiazioni ir?
Se si in che lunghezze d’onda? In tutte? Anche in quelle che assorbe il CO2 in alta troposfera?
E sono queste le radiazioni di ritorno che giungono in superficie?
Dici: In definitiva avviene che tutte le molecole dell’atmosfera modificano la traiettoria di tutte le lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico in uscita dalla superficie terrestre, in pratica i raggi vengono incurvati….., e se l’angolo di emissione e la curvatura indotta dall’atmosfera che ne risulta è minore della curvatura della superficie terrestre, allora la radiazione elettromagnetica viene “intrappolata” all’interno dell’atmosfera e spinta verso la superficie “
Ma questa radiazione deviata che rientra verso la superficie è stata quantificata in termini di wmq?
Non mi sembra ci sia nel bilancio termico di Trenberth 2007
Ma alla fine ritieni la frazione antropica del CO2 della alta troposfera, la prima forzante responsabile del riscaldamento perché non è saturato nelle bande laterali, o no?
@ Pellegrini
Grazie anche Sandro me lo ha consigliato, ho letto la prima parte ed è molto interessante leggerò con calma anche le altre.
Allora la risposta è meno banale di quel che si potrebbe sperare, ma si tutti i costituenti atmosferici emettono radiazione, ma la risposta è anche un no, azoto ed ossigeno non emettono nella banda in cui la CO2 assorbe, mi spiego meglio, la materia reale non emette come un corpo nero che è un concetto ideale, e non emette nemmeno come un corpo grigio, che è anch’esso una migliore rappresentazione ma sempre un concetto ideale, invece ogni sostanza emette in maniera complessa a certe lunghezze d’onda ma non ad altre, ciononostante azoto ed ossigeno sono indispensabili anche per la quantità di radiazione emessa per lunghezze d’onda di loro competenza, per via del fatto che bènche statisticamente sia avvantaggiata la degradazione energetica verso livelli a più alta entropia, nondimeno il processo contrario è statisticamente importante, e qui ci vuole un’enorme parentesi. Ora anche se quasi nessuno ne parla il meccanismo che tutti propongono acriticamente per l’effetto serra dovrebbe dare i maggiori risultati all’equatore in pieno giorno, in pratica dovè c’è piu energia da catturare, invece “l’effetto serra” (inteso nel senso vero come il contributo dell’atmosfera intera rispetto ad un’ideale terra senza atmosfera) fa la parte del leone in piena notte e non certamente all’equatore, in pratic avviene che l’atmosfera ha inerzia termica, ed in particolare ossigeno ed azoto immagazzina durante il girno energia traslazionale ceduta loro anche dai gas serra (oltre che dalla superficie ovviamente), e questo per semplici ragioni di probabilità statistica che durante il giorno premia il travaso di energia in un certo senso, mentre durante la notte il processo si inverte e della CO2 anche se in maniera statisticamente svantaggiosa puo essere eccitata dall’energia termica del moto molecolare e poi emettere radiazioni elettromagnetiche nella bande che le competono, ecco il modo in cui anche gli altri gas hanno un ruolo in quelle lunghezze d’onda.
Ma ricordiamo che il cosideto effetto serra dell’atmosfera viene “ponderato” in tutto per il pianeta rispetto ad un ipotetico pianeta senza atmosfera, e che quindi il suo effetto va calcolato nella sua complessita, mentre spesso a leggere i testi o i blog dal meccanismo sembrerebbe che l’effetto serra dovrebbe essere intenso durante le ore di forte riscaldamento solare.
Ad esempio durante il solstizio i poli ricevono nelle 24 ore piu energia solare dell’equatore, quindi a come molti descrivono l’effetto serra, essi dovrebbero essere piu caldi, e tutti sappiamo che non è cosi, è la convezione che gioca il ruolo maggiore in atmosfera e piccole variazioni di questa sono assai piu importanti delle variazioni dell’assorbimento dei gas serra…ma i discorsi sono troppo lunghi per essere sviluppati qui in breve posso solo dire che come non ha senso parlare di una temperatura media del pianeta intero cosi non ha senso parlare di un effetto serra su una porzione di atmosfera, noi l’effeto serra lo misuriamo solo rispetto al calcolo rispetto al mondo intero senza atmosfera e dovremmo quindi parlare di effetto serra solo in riferimento all’effetto complessivo mediato sul pianeta.
La seconda domanda che mi poni ha per sipsota un semplice e terribile no! non ci è possibile quantificare la componente curvata dall’atmosfera, e scommetto che la domanda seguente se parlassimo dal vivo sarebbe un “perchè?”. La risposta sta in un problema irrisolto da secoli, nonostanti gli innumerevoli tentativi, ovvero la determinazione dell’indice di rifrazione dell’atmosfera. Siamo capaci di capire analiticamente il gradiente di concentrazione con la quota, ma non si è mai riusciti a trovare un’espressione analitica per tenere conto della curvatura terrestre e della sua atmosfera, abbiamo tante espressioni empiriche proposte, ricavate su misure della radiazione in ingresso, e sappiamo che purtroppo la componente dell’indice dovuta alla curvatura è preponderante su tutto il resto, ma non riusciamo a calcolarla o descriverla con una teoria esatta che ci permetta di fare calcoli. Non parliamo poi del diverso comportamento al variare delle lunghezze d’onda, ovvero il fenomeno della dispersione cromatica, quello non si è mai riusciti ad esprimerlo analiticamente nemmeno per un mezzo perfettamente isotropo, figuriamo per l’atmosfera, anche la formula proposta dal Feynman cui ho accennato è indicativa, e purtroppo non se sappiamo di più dei nostri nonni, quindi non riusciamo assolutamente a fare calcoli per queste tematiche, sappiamo solo che il tutto funziona cosi…è triste lo so ma meglio di nulla…forse se si finanziassero meno i modelli matematici e più i ricercatori per studiare e cercare questa soluzione all’indice di rifrazione le scienze del clima farebbero dei veri passi da gigante!
@ Tore
con questa frase:
“è la convezione che gioca il ruolo maggiore in atmosfera e piccole variazioni di questa sono assai piu importanti delle variazioni dell’assorbimento dei gas serra…”
immagino che tu abbia risposto anche alla mia terza domanda cioè :
“Ma alla fine ritieni la frazione antropica del CO2 della alta troposfera, la prima forzante responsabile del riscaldamento perché non è saturato nelle bande laterali, o no?”
Comunque io sono punto a capo, il che rafforza in me l’idea che quello che succede realmente in atmosfera ancora non si conosca, e quindi perchè mi rispondono sempre che sull’AGW la scienza è hardscience e si basa su fisica solida, vagliata da 100 anni e passa di equazioni e formule ecc ecc e poi invece ognuno ne dà una versione diversa che è una cosa tipica ad es delle religioni, ad es nell’induismo ogni villaggio ha una sua divinità diversa dalle altre. Ho fatto l’esempio delle religioni proprio perchè nella presentazione del blog science of doom affermano che la scienza climatica non è una religione (cioè non si basa su dogmi mai dimostrati) ma non ne sono affatto convinto e il nome del blog non li smentisce certo.
Certo, molte cose non si conoscono, ma non è questa l’origine della variabilità delle interpretazioni, l’ignoranza è la vera origine o la malafede. Ad esempio non per complicare la vita a chi ci legge, ma non è del tutto vero che come ho detto prima l’azoto e l’ossigeno non partecipano all’assorbimento e all’emissione nell’ir, sul piano formale è loro fisicamente proibito, ma le collisioni tra molecole cambiano lo stato dele cose, perchè durante la collisione la simmetria molecolare cambia e le molecole possono assorbire ed emettere anche in bande a loro proibite se prese singolarmente….cerca “collision induced absorption” su google o sui libri specialistici, ad esempio quello che ho gia citato del Pierrehumbert Principles of Planetary Climate.
A chi si vanta di conoscere i meccanismi o roba del genere e sostiene il ruolo predominante della CO2 puoi fare una semplice domanda:
D) Se nel meccanismo dell’effetto serra dato dall’atmosfera è la CO2 che gioca il ruolo determinante, allora sapendo che tale gas varia col ben noto andamento stagionale di concentrazione, allora anche la trasmittanza atmosferica varia con lo stesso andamento e ci sono prove sperimentale su questo ?..(ovviamente non ci sono!)… e quindi di conseguenza anche nell’andamento delle temperature medie terrestri è possibili vedere tale segnale stagionale (se qualcuno ti risponde del rumore di fondo che ci impedisce di rilevarlo ricordagli che il rumore di fondo non ci ha impedito di rilevare le maree solari nell’atmosfera tanto tempo fa)
Mi permetto di suggerire questa serie di post sull’argomento, che mi sembrano molto ben fatti.
http://scienceofdoom.com/roadmap/atmospheric-radiation-and-the-greenhouse-effect/
In realtà il meccanismo non è cosi complesso, i gas serra assorbono a certe lunghezze d’onda alcuni dei fotoni (gli altri, la maggior parte, fuggono verso lo spazio), metre gli altri gas atmosferici non sono in grado di assorbirli, ma come sappiamo c’è un punto di raccordo tra queste questioni quantistiche dell’assorbimento e la chimica-fisica classica che ci dice che un miscuglio di gas ha un’unica temperatura. Il punto di raccordo è presto trovato, la gran mole dei gas atmosferici non possono assorbire nell’infrarosso, ma grazie al fatto che anche il moto traslatorio degli atomi (o molecole) è quantizzato, avviene che i gas atmosferici prendano dell’energia dai gas serra e la trasferiscano al moto traslatorio, il che in altri termini significa che i gas si scaldano, ma scaldandosi l’intera atmosfera emette più radiazione (ogni porzione emette indifferentemente in ogni direzione), perturbando in questo modo l’equilibrio radiattivo con la superficie terrestre che quindi si scalda innalzando la temperatura per emettere piu energia per ripristinare l’equilibrio. In soldoni è questo l’effetto serra di cui parlano e straparlano tutti, ma non è tutto l’effetto serra, mi spiego meglio. La teoria dell’assorbimento a livello sia di fisica classica che quantistica riguarda le frequenze di risonanza della materia per certe lunghezze d’onda (fino ad ora abbiamo parlato di questo), in realtà questa è solo una parte dell’interazione materia-radiazione elettromagnetica, questo perchè tutte le molecole interagiscono con la radiazione, grazie al fatto che anche se non entrano in risonanza generano un ulteriore campo elettromagnetico che va ad influenzare il campo elettromagnetico dell’onda originaria, modificandone la sua propagazione (in maniera leggermente diversa per ogni lunghezza d’onda -fenomeno della dispersione-), la teoria completa che considera tutta l’interazione materia-radiazione per qualsiasi lunghezza d’onda è la teoria dell’indice di rifrazione. In definitiva avviene che tutte le molecole dell’atmosfera modificano la traiettoria di tutte le lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico in uscita dalla superficie terrestre, in pratica i raggi vengono incurvati. A questo fenomeno aggiungiamo il fatto che l’atmosfera ha un gradiente di densità verticale, e che l’incurvamento della radiazione uscente è influenzato da tale gradiente, in pratica la radiazione viene incurvata mostrando la concavità verso le zone a più alto indice di rifrazione, che nel nostro caso è la bassa atmosfera più densa; in definitiva qualunque onda elettromagnetica a qualunque lunghezza d’onda (sempre in maniera un pochino diversa alle varie frequenze -dispersione-)che non esce dalla superficie terrestre in maniera perfettamente perpendicolare, viene incurvata verso la superficie terrestre, e se l’angolo di emissione e la curvatura indotta dall’atmosfera che ne risulta è minore della curvatura della superficie terrestre, allora la radiazione elettromagnetica viene “intrappolata” all’interno dell’atmosfera e spinta verso la superficie che quindi riceve oltre alla radiazione solare diretta anche questa radiazione di ritorno e di conseguenza, per la sola frazione di “nuova radiazione assorbita” (una parte di questa radiazione di ritorno viene riflessa nuovamente verso lo spazio senza assorbimento)deve modificare nuovamente l’equilibrio scaldandosi per riemettere la stessa quota parte di radiazione aggiuntiva e ripristinare l’equilibrio.
Notate bene che quest’ultimo meccanismo di “effetto serra” è assolutamente svincolato dalla presenza di gas serra e si avrebbe anche in ‘un’atmosfera che ne è assolutamente priva.
Ricapitolando, l’effetto serra prodotto da una qualsiasi atmosfera, inteso come un contributo aggiuntivo al bilancio energetico della superficie planetaria, lo possiamo scomporre in due parti:
1) La parte di effetto serra dovuto all’assorbimento alla frequenza di risonanza (gas serra)…questo è quello di cui tutti parlano e straparlano!!
2) Parte dovuta all’incurvamento della radiazione a frequenza diverse da quella di risonanza…di questo tutti si dimenticano…volutamente??
Ovviamente per il punto 2 se un’atmosfera non è del tutto priva di gas serra nel loro cammino aggiuntivo la radiazione può essere assorbita dai gas causando un maggiore riscaldamento anche dell’atmosfera, mentre se i gas serra sono assenti la radiazione ritorna alla superficie modificando sola la temperatura di quest’ultima e quindi in maniera secondaria l’atmosfera soprastante.
Per quanto riguarda l’assorbimento alla frequenza di risonanza dei gas serra, per capire come esso varia con la densità e quindi con la quota a livello teorico, basta andare a vedere l’equazione dell’indice di rifrazione complesso che trovate spiegato in maniera buona nel volume 1 , capitolo 31, pagina 12, delle Feynman lectures, capendo quei concetti è poi molto più agevole capire i fenomeni dell’effetto serra.
Certo si dovrebbero dire tantissime altre cose, ad esempio che se anche la radiazione esce perfettamente perpendicolare dalla superficie, viene incurvata lo stesso per via del fatto che l’atmosfera non ha veramente una strafiticazione data dall’equilibrio idrostatico, è in situazione dinamica e la sua densità e di conseguenza l’indice di rifrazione non varia semplicemente con la quota, poi dovremmo ricordare che la superficie della terra non è una sfera perfetta, anzi quindi molta radiazione in uscita da una parte della superficie, anzichè scappare verso lo spazio, va direttamente ad impattare verso un’altra porzione di superficie (fattore di vista da aggiungere nelle equazioni per il bilancio energetico locale),cosi il fianco di una montagna viene scaldato dalla valle sottostante e viceversa, e cosi anche che si scaldano nelle citta le strade tra i palazzi che “intrappolano” la radiazione modificando il fattore di vista…insomma una volta studiata la teoria la possiamo estendere a qualunque cosa ci interessi…ma per un risposta ad un post direi che possa bastare, spero di aver dato un’idea aggiuntiva, e mi son ricordato che avevo preso impegno per una spiegazione maggiore, che poi per vari motivi non ho avuto il tempo di fare (sarebbe un lavoro vastissimo!) saluti