GAS AD EFFETTO SERRA (GHG) (Enciclopedia)

I gas ad effetto serra sono componenti di cui è composta l’atmosfera. Essi possono essere di natura sia antropogenica che naturale. I principali gas ad effetto serra (GHGs) sono il biossido di carbonio (CO2), il vapore acqueo (H2O), l’ossido nitroso (N2O), il metano (CH4) e l’ozono (O3). Il protocollo di Kyoto include anche l’esafluoruro di zolfo (SF6), gli idro-fluoro-carburi (HFC), e i per-fluoro-carburi (PFC). 
I gas ad effetto serra hanno la peculiarità di assorbire e rilasciare radiazioni infrarosse emesse da nuvole, dall’atmosfera e dalla superficie terrestre. Questo processo ha impatto sul bilancio dell’energia e si traduce nell’effetto serra che scalda la superficie terrestre. Una concentrazione molto alta di tali gas nell’atmosfera impedisce il processo naturale di assorbimento e rilascio delle radiazioni infrarosse. 
Mentre è pacifico che le emissioni di GHGs hanno un effetto riscaldante sul clima, l’effetto netto finale di riscaldamento non è altrettanto chiaro in quanto dipende anche da un effetto raffreddante delle emissioni di aerosol solfati che hanno moderato l’incremento di temperatura che stiamo osservando attualmente. La stima dell’effetto di riscaldamento globale non è quindi così semplice come si potrebbe immaginare dati altri fattori che interferiscono ed interagiscono. Dopo il vapore acqueo, che contribuisce all’incirca per il 36%-72% all’effetto serra, la CO2 è il principale gas ad effetto serra (contribuisce per il 9-26%). La concentrazione di vapore acqueo non è significativamente influenzata dall’attività umana (ad eccezione a scala non locale), mentre lo è la concentrazione di CO2. Inoltre causando il vapore acqueo e la CO2 la maggior parte dell’effetto serra, essi generano significativi feedbacks positivi sul clima, inducendo ulteriore riscaldamento della superficie terrestre. La capacità di influire sul clima da parte dei vari gas ad effetto serra, si basa sulla misura definita il Global Warming Potential (GWP) relativamente al biossido di carbonio (usato come numerario in quanto il suo GWP è definito pari a 1). Questa misura, CO2 equivalente, permette di comparare le emissioni derivanti da vari GHGs e può essere derivata moltiplicando la quantità di tonnellate di GHG per il suo GWP. La tavola 2.14 nel Quarto IPCC Assessment Report riporta, ad esempio, che il metano ha un GWP pari a 72 su 20 anni, 25 su 100 anni e 7.6 su 500 anni. Questo implica che il metano è in grado di riscaldare la superficie terrestre maggiormente rispetto al biossido di carbonio.
Entrambe le attività, umane e naturali possono influire sulla concentrazione di GHGs nell’atmosfera.
Le fonti naturali di anidride carbonica sono molto più grandi delle fonti che si devono all’attività umana, ma in periodi di lunga durata, le prime sono quasi completamente compensate dai serbatoi naturali come le componenti vegetative del pianeta che sequestrano CO2 tramite il loro processo di crescita o di respirazione, gli oceani, etc. (IPCC AR4 WGI, 2007). 
Durante l’era preindustriale, le concentrazioni dei gas esistenti sono state sempre piuttosto costanti. L’attività umana ha successivamente contribuito ai "cambiamenti delle concentrazioni atmosferiche di gas ad effetto serra ed aerosol, copertura del suolo e radiazione solare" che "altera il bilancio energetico del sistema climatico" (IPCC AR4, 2007). Inoltre oggi la concentrazione cresce ad un tasso maggiore rispetto al passato: negli anni ’60, l’incremento medio annuo è stato solo il 37% di quello riferito al 2000 (IPCC, 2001).
L’attività umana ha un impatto rilevante sui livelli di ossido nitroso, metano e carbonio rilasciati. Le emissioni di ossido nitroso sono principalmente associate all’agricoltura e alla coltivazione di riso come prima forma di emissione, mentre le emissioni di metano possono essere principalmente attribuite all’attività umana collegata con animali da allevamento (Raupach et al., 2007). Le emissioni di CO2 relative all’attività umana derivano principalmente dall’utilizzo dei combustibili fossili come petrolio, gas naturale, carbone, etc. (IPCC AR4 WGII, 2007), la produzione di calce e cemento, e dall’uso del suolo (per es. deforestazione, degradazione forestale, etc.).
I settori che maggiormente contribuiscono nella produzione di gas ad effetto serra sono il settore industriale e dei trasporti seguiti dal settore commerciale e residenziale ed infine agricolo. Le principali fonti individuali di emissione di GHGs si riferiscono all’inefficienza energetica, al consumo di energia, al riscaldamento e condizionamento, e al trasporto.
L’incremento delle concentrazioni antropogeniche di gas sembrano aver causato l’innalzamento della temperatura media globale dalla prima metà del XX° secolo (IPCC AR4, 2007),e ci si aspetta che il riscaldamento a sua volta impatti sulle risorse idriche, disponibilità di cibo, condizioni di salute e situazione economica oltre che su altri fenomeni (Steinfeld et al., 2006).
Dato che le concentrazioni di questi gas si sono rivelate fortemente correlate con i dati di temperatura, la United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), nata a Rio de Janeiro nel 1992 ed entrata in vigore nel 1994, stabilisce un obiettivo di stabilizzazione delle concentrazioni di GHGs nell’atmosfera ad un livello che consenta di "prevenire e ridurre le interferenze umane pericolose per il sistema climatico". Oggi, il passo più significativo che è stato fatto a livello internazionale per controllare le emissioni di GHGs è il Protocollo di Kyoto, entrato in vigore nel 2005. Esso fissa sia un target generale di riduzione delle emissioni in riferimento ai valori del 1990 (il 1990 è l’anno base per tutti i target di riduzione del Protocollo, con poche eccezioni), che target specifici per ciascuna nazione, da raggiungere nel periodo 2008-2012. Secondo il Protocollo di Kyoto, le nazioni "Annex B" possono ridurre le loro emissioni sia (i) limitando il consumo di fonti energetiche fossili, che (ii) incrementando la sequestrazione netta di carbonio nei serbatoi naturali di carbonio (IGBP, 1998). 
Con lo scopo di monitorare e stimare i livelli attuali e futuri delle emissioni e rimozioni di gas ad effetto serra nell’atmosfera, gli articoli 4 and 12 della Convenzione UNFCC, in accodo con Le Conferenze delle Parti (COPs), sancisce che le nazioni Annex B devono consegnare gli inventari nazionali dei gas ad effetto serra antropogenici, distinguendo tra emissioni da fonti e rimozioni da serbatoi. Gli inventari sono rivisti tecnicamente ogni anno.
Bibliografia
H. Steinfeld, P. Gerber, T. Wassenaar, V. Castel, M. Rosales and C. de Haan (2006). Livestock’s Long Shadow: Environmental Issues and Options. LEAD/FAO. 
IGBP Terrestrial Carbon Working Group (1998). The Terrestrial Carbon Cycle: Implications for the Kyoto Protocol. Science, pp. 1393 – 1394
IPCC, 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Edited by J. T. Houghton et al. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA
IPCC, 2007: Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Group I, II, III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. [Core Writing Team, Pachauri, R.K and Reisinger, A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 104 pp.
Raupach MR, Marland G., Ciais P., Le Quéré C. , Canadell J. G., Klepper G., and Field C. B. (2007). Global and regional drivers of accelerating CO2 emissions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 (24): 10288-10293. 
The Kyoto Protocol. Downloadable at: http://unfccc.int/kyoto_protocol/items/2830.php
United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC)
http://unfccc.int/national_reports/annex_i_ghg_inventories/items/2715.php

Redattore: Melania MICHETTI

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