Che aria tira?
di Marco d'Eramo

l'Espresso – 15 novembre 1981

I mutamenti del clima sono uno dei meccanismi più affascinanti

«Le stagioni sono capovolte, il tempo va di male in peggio; non c'è più primavera; l'autunno è quasi scomparso; l'estate risulta più breve e meno calda», recita una cronaca del 1720. Il tempo non è più quello di una volta, le stagioni sono andate a farsi benedire. Questa litania percorre i secoli: Madame de Sévigné scrive da Parigi, il 24 luglio 1674, che «il corso delle stagioni è tutto cambiato». Nel 1821 il ministro degli Interni francese emana una circolare a tutti i prefetti perché indaghino sui cambiamenti del clima: «da qualche anno siamo testimoni di un sensibile raffreddamento dell'atmosfera, di brusche variazioni delle stagioni, di uragani, inondazioni straordinarie». Come al solito, Gustave Flaubert sintetizza in modo caustico e lapidario questa sensazione corrente: «Estate, sempre eccezionale; inverno, sempre eccezionale» ("Salammbó").

Questo disegno mostra come il tempo è influenzato dal rapporto tra il vento e la morfologia del terreno.
La parte del pendio rivolta verso il punto dove soffia il vento carico di pioggia è ricoperto di vegetazione.
Il pendio sottovento, invece, è arido.

L'idea che il corso delle stagioni cambi ogni anno è sempre falsa e sempre vera. Falsa, poiché raramente le stagioni escono dalla media loro assegnata. Vera, perché queste medie sono il risultato di tanti piccoli scarti dalla media. Ma questa sensazione è vera per una ragione più profonda: perché il tempo ci coglie sempre di sorpresa, è variabile. Ma da dove arriva e in che quantità l'energia necessaria a spostare le immense masse d'aria che si muovono nel vento, a far salire in alto l'acqua che poi ricade in forma di pioggia? Per dare un'idea, basti dire che l'energia di una depressione oceanica è uguale a quella sprigionata da milioni di bombe all'idrogeno. Perfino un modesto temporale racchiude una quantità di energia superiore a quella di una bomba atomica.
Da dove viene dunque questa energia? E' da qui che bisogna partire per costruire un lessico dei fenomeni meteorologici. E' il primo elemento da osservare: come influisce sulle stagioni, come scalda l'atmosfera, come muove masse d'aria. Ecco, a cominciare dall'azione del sole, le più importanti fasi climatiche.
SOLE. E' dal sole che proviene, portata dai suoi raggi, l'energia che mette in moto (fra le altre cose) i meccanismi del clima. Una parte di questa energia viene riflessa dall'atmosfera e di nuovo dispersa nello spazio. Un'altra parte viene assorbita dall'atmosfera stessa che così si riscalda. Una terza parte, circa la metà del totale, viene assorbita dalla superficie terrestre (terre e oceani). Di questa metà di energia, una parte viene di nuovo diffusa dalla superficie nell'atmosfera: mari e terre riscaldano di nuovo l'aria, E' l'energia dei raggi solari che alimenta il motore dei venti, della formazione delle nubi, dei temporali.
STAGIONI. Da Copernico in poi, e soprattutto da Keplero, sappiamo che non solo la terra gira intorno al sole (compiendo il giro in un anno), ma nel frattempo gira intorno a se stessa (mettendoci un giorno), come una trottola inclinata. Quindi la posizione della terra fa sì 1) che il sole "picchia" di più all'equatore e sempre meno man mano che ci si avvicina ai poli; 2) che il sole "picchia" diversamente secondo le stagioni, primavera, estate, autunno, inverno. Poiché è il calore del sole a innescare i cambiamenti del tempo, il clima è diverso nelle diverse stagioni e latitudini.
ACQUA. Su tutta la terra c'è circa un miliardo di miliardi di tonnellate d'acqua: scrivete diciotto zeri dopo l'1 e avrete le tonnellate d'acqua. Di tutta quest'acqua, il 95 per cento è contenuto nei mari e negli oceani, quasi il 5 per cento nei ghiacciai; nel sottosuolo, tra sabbie e rocce. I laghi e i fiumi contengono solo un decimillesimo di quest'acqua. Nell'atmosfera se ne trova solo un centomillesimo: sembra poco, eppure si tratta ancora di ben diecimila miliardi di tonnellate. Inoltre tutta la riserva di vapore acqueo dell'atmosfera si ricostituisce in circa 12 giorni. E' da quest'acqua che proviene tutta la pioggia, la neve, la grandine, la brina e la rugiada che osserviamo. Ogni giorno, su tutta la terra, cadono pressappoco 800 milioni di tonnellate d'acqua.
VENTO. Se avete due stanze comunicanti, riscaldatene una col camino o col termosifone, e l'altra no. Poi accendete una candela. Ponete la candela nel passaggio tra le due stanze. Prima ponetela vicino al pavimento. La fiamma della candela si piegherà verso la stanza riscaldata, poiché l'aria calda, più leggera, sale in alto e viene sostituita in basso dall'aria fredda che giunge dall'altra stanza. Spostate ora la candela verso il soffitto. Qui la fiamma s'inclinerà verso la stanza fredda, poiché l'aria calda, in alto, va a prendere il posto lasciato vuoto dall'aria nella stanza fredda.
La brezza, dal mare verso terra durante il giorno, e dalla terra verso il mare durante la notte, nasce per lo stesso principio. Con questo piccolo esperimento, vi siete costruiti il vostro sistema dei venti. Più in generale, a una quota il vento può andare in una direzione, e a un'altra quota nella direzione opposta. I venti sono quindi gli spostamenti dell'aria dalle zone di alta pressione verso le zone di bassa pressione. Vi sono venti stagionali (come i monsoni) e venti giornalieri (come le brezze). I venti vengono classificati secondo la loro direzione (rosa dei venti) e secondo la loro forza, o la loro velocità (la scala dei venti) che va dalla quiete fino ai 150 chilometri l'ora e passa dei cicloni.

TROMBE D'ARIA. Prendete un bacino d'acqua in cui ci siano sorgenti e pozzi (rubinetti e scarichi). L'acqua viene immessa dalle sorgenti e inghiottita dagli scarichi. Quando il risucchio di uno scarico è particolarmente forte, vedete un mulinello. L'atmosfera può essere paragonata al nostro bacino d'acqua: le zone d'alta pressione sono come sorgenti e le zone di bassa pressione come scarichi, o pozzi, perché inghiottiscono aria. Se la pressione è abbastanza bassa in una zona molto localizzata, si crea un mulinello d'aria, cioè una tromba d'aria. Le superfici di contatto tra masse di aria calda e masse di aria fredda costituiscono la zona privilegiata di origine delle trombe d'aria, soprattutto nella stagione calda.
CICLONI. Quando questi vortici assumono grandi dimensioni, si hanno tornadi, uragani e cicloni. In un uragano, il "buco di pressione" è circolare. Il diametro esterno del "buco" varia tra i 100 e i 600 chilometri. In un tornado invece il buco è di pochi chilometri e la violenza della devastazione è dovuta all'effetto di risucchio della bassa pressione.
RUGIADA. In una stanza calda, la finestra è sempre appannata perché l'aria vicina alla finestra è più fredda dell'aria nella stanza. Nelle vicinanze della finestra, l'aria è "soprassatura di vapore", a temperatura più bassa una parte del vapore acqueo contenuto nell'aria si condensa. Lo stesso avviene per la rugiada. Sulla terra ancora fredda, si condensa il vapore acqueo contenuto nell'aria.
NEBBIA. Quando l'aria è umida, un calo di temperatura fa condensare il vapore acqueo in piccolissime goccioline che restano sospese nell'aria: è la nebbia.
NUBI. Sotto l'azione del sole, l'acqua dei mari, dei laghi e dei fiumi evapora e sale verso l'alto. La temperatura dell'atmosfera si raffredda. Nei primi dieci chilometri si raffredda circa di 2 gradi ogni 300 metri. Mano mano che sale, questo vapore acqueo si raffredda sia perché viene a contatto con aria più fredda, sia perché perde velocità. Quindi il vapore comincia a condensare in goccioline. La nube è proprio quest'insieme di goccioline (o di ghiaccio) quando diventa visibile. Le dimensioni delle goccioline vanno da un millesimo di millimetro a un decimo di millimetro.
PIOGGIA. Quando le goccioline sospese nelle nubi diventano troppo grandi, cominciano a scendere velocemente. Nella loro caduta incontrano le altre goccioline sospese nelle nubi e le assorbono, diventando via via più grandi e cadono più velocemente. Uscite dalla nuvola, queste gocce si dirigono verso terra. Se non sono abbastanza grandi, ricominciano a evaporare nel corso della discesa, altrimenti giungono al suolo e allora piove. In genere, più una pioggia è violenta, meno dura.
BRINA. Se la temperatura si abbassa abbastanza bruscamente, il vapore acqueo, invece di liquefarsi, ghiaccia direttamente. E' la brina invernale.
NEVE. Lo stesso può avvenire nelle nubi, soprattutto d'inverno o ad alta quota. Invece di essere formata da goccioline, la nube è allora formata da cristalli di ghiaccio. Quando diventano abbastanza grandi, questi cristalli cadono lentamente. Se incontrano aria calda prima di arrivare a terra, avremo o pioggia o nevischio, altrimenti avremo neve.
GRANDINE. In un temporale, vi sono forti correnti ascendenti e discendenti. Può succedere che una grossa goccia d'acqua venga trascinata in alto, dove comincia a gelare e ad aggregare i cristalli intorno a sé. Forma allora un grosso chicco: è la grandine. In alcuni casi i chicchi possono pesare anche 100 grammi.
LAMPI. Nei temporali, enormi masse d'aria si strofinano tra loro e creano un potenziale elettrico. D'altra parte la terra stessa ha un suo potenziale elettrico. Si crea una differenza di potenziale, tra nuvola e terra, o tra nuvola e nuvola, o tra nuvola e strati superiori dell'atmosfera. Le differenze di potenziale giungono a parecchie centinaia di milioni di volt. La scarica elettrica che compensa questa differenza di potenziale è il fulmine. L'energia media convertita in un fulmine è di circa 100 kilowattora. La corrente può arrivare ai 100 mila ampère. C'è un modo approssimativo per calcolare la distanza del punto da cui nasce il fulmine: si misura il tempo che passa tra il momento in cui vediamo il lampo e il momento in cui sentiamo il tuono. Se passano 15 secondi, la distanza è di circa 4,5 chilometri, perché il suono viaggia a una velocità di circa 300 metri al secondo.
GLACIAZIONI. Oltre alle variazioni giornaliere, stagionali e annuali, il clima terrestre conosce grandi variazioni climatiche di cui non si è riusciti a conoscere bene la ciclicità. Sono note a tutti le grandi glaciazioni che, pare, hanno determinato la scomparsa dei dinosauri. O le glaciazioni che hanno coinvolto per esempio l'uomo di Neanderthal. Ma anche nella storia scritta conosciamo variazioni di temperatura. Un relativo raffreddamento può essere stato una delle cause che hanno determinato il declino quasi contemporaneo di tre grandi imperi, romano, sassanide e cinese. Così, alla fine del medioevo, la temperatura è di nuovo salita, per scendere verso il Seicento. Anche oggi, alcuni specialisti parlano di un possibile raffreddamento dell'atmosfera, anche a causa dell'inquinamento.
INQUINAMENTO. Tra i fattori che determinano il clima, non va trascurata l'immensa quantità di pulviscoli sospesi nell'aria, dei gas di scarico e dell'anidride carbonica provocata dalla combustione. Lo smog (contaminazione delle due parole inglesi "smoke", fumare e "fog", nebbia) è prodotto dalla condensazione del vapore acqueo attorno ai minuscoli pulviscoli prodotti dall'inquinamento.
INGEGNERIA CLIMATICA. Se involontariamente l'industrializzazione cambia il clima, si può pensare di cambiarlo volontariamente. Sulla terra il clima può essere mutato immettendo grandi serbatoi d'acqua in zone continentali. Tali sono i progetti sovietici di creare un mare interno in Siberia. Variazioni di clima si ottengono anche piantando molti alberi in una zona arida. Gli alberi producono umidità e innescano nuovi meccanismi. Agendo sull'aria, la si può "inquinare" con particolari sali che facilitano la condensazione dell'acqua e quindi la formazione di nubi. Ma per ora questi esperimenti non hanno dato effetti su grande scala.