Un modello di simulazione per agevolare le previsioni sui cambiamenti climatici
I depositi di ferro causati da polvere e aerosol da combustione sono essenziali per la produttività primaria marina, la sintesi di composti organici dal biossido di carbonio presente nell’atmosfera o in acqua. Questo processo consente all’oceano, in gran parte mediante la crescita di fitoplancton, di svolgere un ruolo significativo nella cattura del carbonio (ossia la CO2) dall’atmosfera, mitigando i cambiamenti climatici di origine antropica. Ciononostante, il ferro è relativamente raro in pieno oceano. Sebbene gli esperimenti di geoingegneria per arricchire di ferro regioni specifiche abbiano portato a una maggiore crescita di fitoplancton, rimangono incertezze sul più ampio impatto dei depositi atmosferici di sostanze nutritive sul funzionamento dell’ecosistema marino. Struttura del modello Per approfondire l’effetto della qualità dell’aria sulla trasformazione atmosferica del ferro e la produttività primaria marina, il progetto ODEON, finanziato dall’UE, ha svolto simulazioni relative a diversi periodi di tempo: preindustriale (1846 - 1855), presente (2001 - 2010) e alla fine di questo secolo (2091 - 2100). «Abbiamo sviluppato innovativi sistemi di simulazione per la chimica delle fasi gassosa e acquosa, oltre a un modello di biochimica oceanica per propagare gli effetti della chimica atmosferica sul deposito di ferro per il biota marino», spiega il prof. Maarten Krol, coordinatore del progetto. Questi strumenti sono stati successivamente accoppiati al codice di base di EC-Earth, un modello del sistema Terra (ESM, Earth System Model) della Comunità europea, insieme a numerosi script (scritti in Python) per le valutazioni del modello. Integrando le attuali conoscenze sui processi fisici, chimici e biologici nell’atmosfera, negli oceani, nella biosfera e sulla terra, gli strumenti all’avanguardia di EC-Earth cercano di simulare tutti gli aspetti rilevanti al funzionamento del sistema terrestre. L’obiettivo di questo sforzo collettivo è facilitare le previsioni stagionali/decennali e quelle sui cambiamenti climatici. «Effettuare lunghe simulazioni dei modelli accoppiati è un’operazione estremamente interessante dal punto di vista scientifico, ma molto esigente da quello computazionale. Mediante l’impiego di una combinazione di tecniche, come le simulazioni del time slice, siamo riusciti a realizzare la nostra analisi con successo», afferma il prof. Krol. La lunga simulazione di ODEON relativa al periodo presente mostra una produzione globale totale negli oceani del mondo di 45 petagrammi di carbonio l’anno (45 Pg-C/a.). Il corrispondente assorbimento netto di carbonio da parte dell’oceano è pari a 2,2 Pg-C/a., circa il 20-25 % delle attuali emissioni di carbonio antropogenico. Questi numeri sono in linea con le stime delle osservazioni e delle previsioni di altri modelli Tuttavia, il modello di ODEON ha calcolato dei cambiamenti più consistenti a livello regionale nel flusso del carbonio rispetto ad altri studi, un fatto che, secondo il team del progetto, dipende in parte dall’influenza umana sulla mobilitazione del ferro, ad esempio attraverso gli aerosol da combustione emessi dall’incendio della biomassa e dai combustibili fossili. «Il deposito di ferro non significa necessariamente che sia biodisponibile», dichiara il prof. Krol. Informazioni sulle interazioni tra atmosfera e oceano I risultati di ODEON hanno inoltre fatto luce sulle relazioni tra atmosfera ed eutrofizzazione (sovrabbondanza di sostanze nutritive), che portano a un incremento nella crescita delle piante e a cambiamenti spesso indesiderati negli ecosistemi. Tra gli esempi, figurano gli effetti economici delle fioriture algali sulla pesca commerciale e sul turismo. In effetti, l’eutrofizzazione è stata citata dal GESAMP come uno degli effetti più nocivi esercitati dagli esseri umani sugli oceani. Oltre a disseminare i risultati nella comunità scientifica, compreso il consorzio di EC-Earth, ODEON si è concentrato su iniziative come TM5-Fast Scenario Screening Tool, per potenziali impatti sulla qualità dell’aria, e PISCES, incentrato sulla produzione primaria marina. Essendo i risultati disponibili ad accesso aperto, le affidabili informazioni sul sistema Terra saranno utili per i responsabili delle politiche. Aumentare la precisione delle previsioni climatiche dell’ESM richiede valutazioni dell’ecosistema oceanico più complesse e dettagliate. «Il prossimo obiettivo è ampliare questa ricerca ad altre sostanze nutritive limitanti per l’oceano, portando EC-Earth in prima linea negli studi sul ciclo del carbonio a livello internazionale», afferma il prof. Krol.
Parole chiave
ODEON, deposito di ferro, oceano, fitoplancton, cattura del carbonio, sostanza nutritiva nell’atmosfera, cambiamenti climatici, eutrofizzazione, biossido di carbonio, produzione primaria marina, ecosistema
