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Pubblichiamo la traduzione di un importante post pubblicato su Realclimate da Stephan Rahmstorf, su uno dei più importanti impatti dei cambiamenti climatici, l’innalzamento del livello del mare. Il post è un po’ lungo ma merita davvero di essere letto.

Cosa sta accadendo al livello del mare? Questa è stata forse la questione più controversa nel IV rapporto IPCC del 2007. Il nuovo rapporto del Gruppo Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici è stato pubblicato da poco, e qui vorrei discutere quello l’IPCC ha da dire sul livello dei mari (come ho fatto qui, dopo il 4° rapporto).

Entriamo nel vivo della questione con il seguente grafico che ben riassume le principali conclusioni circa del livello del mare passato e futuro: (1) il livello globale del mare è in aumento, (2) questo aumento sta accelerando sin dal periodo pre-industriale e (3) accelererà ulteriormente in questo secolo. Le proiezioni per il futuro sono molto più significative e più credibili di quelle del 4° rapporto, ma probabilmente ancora un po’ conservative, come vedremo in dettaglio più avanti. Per le elevate emissioni l’IPCC ora prevede un aumento globale di 52-98 cm entro il 2100, che minaccerebbe la sopravvivenza delle città costiere e intere nazioni insulari. Ma anche con la riduzione delle emissioni aggressive, è comunque previsto un incremento di 28-61 cm. Anche in questo scenario molto ottimista potremmo assistere ad oltre mezzo metro di innalzamento del livello del mare, con gravi ripercussioni su molte zone costiere, tra cui l’erosione costiera e un rischio notevolmente aumentato di inondazioni.

Fig. 1. Aumento del livello del mare passato e futuro. Per il passato, i dati proxy sono mostrati in viola chiaro e dati mareografici in blu. Per il futuro, sono riportate le proiezioni IPCC per le emissioni molto elevate (rosso, scenario RCP8.5 ) ed emissioni molto basse (blu, scenario RCP2.6). Fonte : IPCC AR5 fig. 13.27. x

Oltre all’aumento globale IPCC discute estesamente differenze regionali, come illustrato per uno scenario di seguito. Per ragioni di brevità non le discuterò ulteriormente in questo post.

Fig. 2. Mappa della variazione del livello del mare fino al periodo 2081-2100 per lo scenario  RCP4.5 (che si potrebbe chiamare “late mitigation”, con emissioni che iniziano a diminuire a livello globale dopo il 2040 dC). Il pannello superiore mostra la media del modello con 50 centimetri di aumento globale, mentre i seguenti pannelli mostrano l’estremità alta e bassa del range di incertezza per questo scenario. Si noti che anche in questo scenario climatico moderato, la costa nord-orientale degli Stati Uniti nord rischia un aumento vicino al metro, aumentando drasticamente il pericolo per città come New York. Fonte : IPCC AR5 fig. 13.19.

Raccomando a tutti gli interessati al livello del mare di leggere il capitolo del nuovo rapporto dell’IPCC (capitolo 13), è il risultato di un grande sforzo da parte di un gruppo di esperti e di un ottimo punto di partenza per comprendere le problematiche chiave della questione. Sarà un riferimento standard per gli anni a venire.

Crescita del livello del mare in passato

La comprensione dei cambiamenti passati del livello del mare è notevolmente migliorata dal IV rapporto IPCC. L’IPCC scrive:

I dati del livello del mare proxy e strumentali indicano una transizione verso la fine del 19° al 20° secolo da tassi medi di aumento relativamente bassi negli ultimi due millenni a più alti tassi di crescita (high confidence). È probabile che il tasso di aumento del livello del mare medio globale ha continuato ad aumentare sin dall’inizio del 20esimo secolo.

Sommare le singole componenti di innalzamento del livello del mare osservate (espansione termica delle acque dell’oceano, perdita di ghiaccio continentale da piattaforme glaciali e ghiacciai di montagna, stoccaggio dell’acqua terrestre) ora è in ragionevole accordo con l’aumento totale del livello del mare osservato.

I modelli sono anche ora in grado di riprodurre l’innalzamento del livello marino globale dal 1900 dC in modo migliore rispetto al 4 ° rapporto, ma ancora con una tendenza alla sottostima. Il seguente grafico IPCC mostra un confronto tra l’aumento del livello del mare osservato (linee colorate) e quello modellato (in nero).

Fig. 3. Modellata rispetto all’aumento globale osservato del livello del mare. (a) Livello del mare relativo al 1900 dC e (b) il suo tasso di crescita. Fonte : IPCC AR5 fig. 13.7.

Considerando il valore medio dei risultati dei modelli (linea nera),  si nota come questi continuano a sottovalutare l’aumento del passato. Per raggiungere la linea nera tratteggiata, che mostra solo una piccola sottostima, sono necessari diversi miglioramenti.

(1) Il modello del ghiacciaio di montagna è basato su clima osservato piuttosto che modellato, in modo che due storie climatiche vadano a produrre la linea nera tratteggiata : clima osservato per la fusione dei ghiacci e clima modellato per l’espansione termica oceanica.

(2) Una perdita di ghiaccio in corso costante dalle piattaforme di ghiaccio viene aggiunta – questo non ha nulla a che fare con il riscaldamento moderno, ma è una risposta lenta a precedenti cambiamenti climatici. Si tratta di un contributo plausibile ma molto incerto – l’IPCC chiama il valore scelto ” illustrativo “, perché il vero contributo non è noto.

(3) I risultati del modello sono adattati per essere stati fatti girare senza la forzante vulcanica (difficile credere che questo sia ancora un problema – avevamo già fornito i risultati del modello fatto girare con la forzante vulcanica sei anni prima al AR4). Nuovamente, si tratta di una correzione verso l’alto plausibile ma di intensità incerta, in quanto la risposta del clima ad eruzioni vulcaniche è modello -dipendente.

La linea nera tratteggiata dopo il 1990 fa un ulteriore aggiustamento, aggiungendo la perdita di spessore di ghiaccio osservata che in quanto tale non è prevista dai modelli. Il comportamento dello strato di ghiaccio rimane una parte non ancora ben compresa del problema del livello del mare, e l’ IPCC ha solo “medium confidence” negli attuali modelli sugli spessori di ghiaccio.

Una dichiarazione che non trovo convincente è l’affermazione dell’IPCC che “è probabile che simili tassi elevati [come nel corso degli ultimi due decenni] si siano verificati tra il 1920 e il 1950“. Credo che questa affermazione non sia ben supportato da prove. Infatti, una dichiarazione come “è probabile che i recenti alti tassi di SLR siano senza precedenti da quando sono iniziate le misurazioni strumentali” sarebbe più giustificata.

Il pannello inferiore di figura 3 (che mostra i tassi di SLR) mostra che in base alla registrazione del livello del mare di Church & White, il tasso moderno misurato con l’altimetria satellitare è senza precedenti – anche gli intervalli di incertezza dei dati satellitari e quelli del tasso Church&White tra il 1920 e il 1950 non si sovrappongono. Il tasso moderno è anche senza precedenti per i dati di Ray & Douglas e anche se vi è una certa sovrapposizione degli intervalli di incertezza (se si considerano entrambi gli intervalli). C’è un terzo insieme di dati (non mostrato nel grafico di cui sopra) riferito a Wenzel &Schröter (2010) per cui questo è anche vero. L’unico set di valori anomali che presenta alti tassi iniziali di SLR è quello dei dati di Jevrejeva et al (2008) – che utilizza uno schema di pesi bizzarro, come abbiamo già discusso qui a Realclimate. Ad esempio, l’oceano nell’emisfero Nord è pesato come più importante rispetto all’oceano dell’emisfero Sud, anche se quest’ultimo ha una maggiore superficie. Con tali pesi, i movimenti di acqua all’interno dell’oceano, che non possono modificare il livello medio globale del mare, appaiono erroneamente come cambiamenti del livello globale del mare. Come abbiamo mostrato in Rahmstorf et al. (2012), molte o la maggior parte delle variazioni decennali nel tasso di crescita del livello del mare nei dati mareografici probabilmente non sono per niente reali cambiamenti, ma semplicemente un inadeguata approssimazione nel campionamento spaziale degli indicatori di marea. (Questo problema di campionamento è stato ormai superato con l’ avvento di dati satellitari dal 1993 in poi). Ma anche se non abbiamo avuto alcun buon motivo per diffidare delle variazioni decennali nei dati Jevrejeva e abbiamo trattato tutti gli insiemi di dati nello stesso modo, tre su quattro sets globali sulle maree mostrano recenti tassi di crescita che sono senza precedenti – abbastanza per un’affermazione “probabile” in termini IPCC.

Innalzamento futuro del livello del mare

Per un futuro senza mitigazione delle emissioni (RPC8.5), l’IPCC si aspetta un innalzamento del livello del mare compreso fra mezzo metro e un metro per la fine del secolo. La miglior stima è 74 cm.

All’estremo inferiore, l’intervallo atteso per lo scenario RCP2.6 è di 28-61 cm per la fine del secolo. Questo è davvero notevole, dato che questo è uno scenario con drastiche riduzioni delle emissioni a partire fra pochi anni, con il raggiungimento di zero emissioni globali per il 2070 e dopo di ciò riuscire a rimuovere attivamente biossido di carbonio dall’atmosfera. Ciononostante, l’aumento del livello del mare atteso sarà circa tre volte quello già avvenuto nel corso del ventesimo secolo (17 cm). Questo comportamento riflette la grande inerzia nella risposta del livello del mare – sarà difficile far rallentare di nuovo l’innalzamento del livello del mare uno volta iniziato. Questa inerzia è anche la ragione della relativamente modesta differenza nell’innalzamento del livello del mare al 2100 fra il più alto ed il più basso scenario di emissioni (gli intervalli addirittura si sovrappongono) – maggiori differenze si vedranno solo nel ventiduesimo secolo.

Si è vista una certa confusione su questi numeri: alcuni media hanno riportato erroneamente un intervallo di soli 26-82 cm al 2100, invece del corretto 28-98 attraverso tutti gli scenari. C’è da dire che parte della colpa è delle strategie di comunicazione dell’IPCC. Il SPM contiene una tabella con quei numeri, ma non sono l’innalzamento al 2100, sono l’innalzamento medio del periodo 2081-2100 rispetto alla linea di base del 1985-2005. E’ evidente che è troppo complicato per essere riportato su un giornale o in televisione e quindi il giornalista dirà “al 2100”. Quindi, per come la vedo io, l’IPCC avrebbe fatto meglio a presentare nella tabella i numeri al 2100 (come riportati più sotto), in modo da evitare che dopo tutto lo sforzo fatto per ottenere i numeri corretti 16 cm vengano persi quando vengono riportati.

Tabella 1: Innalzamento globale del livello del mare in cm al 2100 come da proiezione dell’IPCC AR5. I valori sono relativi alla media del periodo 1985-2005, sottrarre circa un centimetro per ottenere il numero relativo all’anno 2000.

E poi ovviamente ci sono persone come il sottostimatore professionale del cambiamento climatico Björn Lomborg, che in un commento su un giornale internazionale ha scritto che l’IPCC fornisce “una stima complessiva di 40-62 cm per la fine del secolo” e non menziona nemmeno che la parte inferiore di questo intervallo richiederebbe il tipo di forte riduzione delle emissioni che Lomborg combatte così ferocemente.

Nel grafico seguente è mostrata la scomposizione nelle componenti individuali per uno scenario intermedio di circa mezzo metro di innalzamento.

Fig. 4: Proiezioni del livello globale del mare dell’IPCC per lo scenario RP6.0, per l’innalzamento totale e i contributi singoli.

Proiezioni maggiori che nel passato

A chi ricorda il tanto discusso intervallo del livello del mare di 18-59 cm del quarto rapporto dell’IPCC, sarà chiaro che i nuovi numeri sono decisamente maggiori, sia al limite inferiore che a quello superiore. Ma di quanto sono maggiori non è facile dirlo, dato che l’IPCC ora usa intervalli di tempo e scenari diversi. Un confronto diretto è reso possibile dalla tabella 13.6 del rapporto che consente il confronto delle vecchie con le nuove proiezioni per lo stesso scenario di emissione (lo scenario intermedio A1B) nell’intervallo temporale 1990-2100 (*). Ecco i numeri:

AR4: 37 cm (questo è il caso standard che rientra nell’intervallo 18-59 cm)

AR4+suisd: 43 cm (questo è il caso con “scaled-up ice sheet discharge” – un calcolo discutibile che non è stato mai validato, sottolineato o riportato largamente)

AR5: 60 cm

Possiamo notare che la nuova stima è circa il 60% più alta della vecchia stima e anche decisamente più alta del tentativo dell’AR4 di includere un rapido efflusso della calotta.

La stima del quarto rapporto era giù stata considerata troppo bassa da molti esperti – c’erano molti indizi per questo (che abbiamo discusso all’epoca), incluso il fatto che i modelli del processo usati dall’IPCC sottostimavano di molto le osservazioni del livello del mare del passato. Era chiaro che quei modelli del processo non erano maturi e questa era la ragione per lo sviluppo di un approccio alternativo e semi-empirico per stimare il futuro innalzamento del livello del mare. Il modello semi-empirico dava invariabilmente proiezioni molto maggiori dato che era calibrato con le osservazioni dell’innalzamento passato.
Comunque, le proiezioni più alte del nuovo rapporto IPCC non il risultato dell’inclusione di modelli semi-empirici. E’ notevole che sono state ottenute con i modelli del processo preferiti dall’IPCC. Così l’IPCC ora conferma con il suo metodo che le proiezioni del quarto rapporto erano troppo basse, che era a suo tempo la mia principale preoccupazione e la motivazione per la pubblicazione dell’articolo su Science nel 2007. Con questa nuova generazione dei modelli del processo la discrepanza con i modelli semi-empirici si è ridotta considerevolmente, ma una certa differenza resta.

I modelli semi-empirici sarebbero dovuti essere inclusi nell’intervallo di incertezza delle proiezioni dell’IPCC? Un certo numero di colleghi con cui ho parlato la pensano così e almeno uno l’ha sostenuto pubblicamente. L’IPCC sostiene che non c’è consenso sui modelli semi-empirici – vero, ma è questa una ragione per escluderli o includerli nell’incertezza complessiva che esiste nella comunità scientifica? Io credo che parimenti non ci sia consenso sugli studi che hanno recentemente sostenuto una sensitività climatica più bassa, ma l’IPCC ha allargato l’intervallo di incertezza per includerli. Da questo il New York Times conclude che l’IPCC “ripiega per essere scientificamente conservativo”. E infatti ci si può chiedere se i modelli semi-empirici sarebbero stati esclusi lo stesso se avessero portato a stime inferiori dell’innalzamento del livello del mare o se si tratta della tendenza a “sbagliare in favore di una minore drammatizzazione” .

A proposito del limite superiore

I professionisti della protezione dei litorali hanno bisogno di un limite superiore plausibile per la pianificazione, dal momento che le infrastrutture costiere devono essere protette anche nelle situazioni peggiori. Una diga che sarà utile solo “probabilmente” non è il tipo di soluzione che gli ingegneri dei litorali possano proporre. Essi devono al contrario essere davvero sicuri che la diga non collasserà.

L’intervallo che raggiunge i 98 cm è quello “probabile” per l’IPCC, cioè il rischio di eccedere 98 cm è valutato al 17%, e l’IPCC aggiunge nel SPM che “diverse decine di centimetri di innalzamento del livello marino durante il 21° secolo” potrebbero essere aggiunte a tale valore se iniziasse un collasso dei settori basati in mare della calotta antartica. Risulta quindi chiaro che 1 m non è il limite superiore.

Si tratta di uno dei problemi “filosofici” dell’IPCC (che ha causato molto dibattito già in occasione del 4° rapporto): rifiutarsi di esprimere un limite superiore per l’innalzamento del mare, diversamente da altri limiti superiori (es. gli scenari di innalzamento del mare del NOAA – discusso qui – o le linee guida dell’US Army Corps of Engineers). Invero, tale indicazione sarebbe una parte importante della valutazione del rischio del cambiamento climatico, che è poi il ruolo di IPCC (**). Anders Levermann (uno dei principali autori del capitolo sul livello del mare) spiega così:

“Nell’ultimo AR dell’IPCC non abbiamo fornito tale limite superiore, ma lasciamo che sia il lettore creativo a ricostruirlo. L’intervallo probabile dell’innalzamento del livello del mare per il 2100, secondo lo scenario peggiore, va da 52 a 98 cm. Comunque, nel rapporto si osserva che, in caso di collasso della calotta marina antartica, l’innalzamento potrebbe aumentare di diverse decine di cm durante il 21° secolo. Quindi, cercando un limite superiore di questo intervallo probabile, si può dire che esso vari tra 1.2 m e qualcosa come 1.5 m. Questo è il limite superiore dell’innalzamento medio globale di cui potrebbe aver bisogno chi si occupa di protezione delle coste da qui a cento anni.”

In prospettiva

Per gli scorsi sei anni dalla pubblicazione dell’AR4, i negoziati delle Nazioni Unite sono stati condotti nella convinzione che anche senza politiche rigorose di mitigazione l’innalzamento globale del mare sarebbe stato compreso tra 18 e 59 cm, con forse 10 o 20 cm in più dovuti alle dinamiche dei ghiacci. Ora è stato detto che la stima più ottimistica, per lo scenario che non prevede mitigazione delle emissioni, è 74 cm e che persino in presenza di sforzi severi di restrizione, esso potrebbe superare i 60 cm alla fine del secolo. E’ sostanzialmente troppo tardi per l’applicazione di politiche che potrebbero mantenere l’innalzamento entro mezzo metro. Una mitigazione tempestiva è la soluzione che potrebbe evitare ulteriori innalzamenti, data la risposta lenta del livello dei mari (Schaeffer et al. 2012). Ecco perché le stime “conservative” dell’IPCC, viste da alcuni come una virtù, hanno mantenuto i decisori politici dentro un falso senso di sicurezza, il sui prezzo dovrà essere pagato più tardi da coloro che vivono in aree costiere vulnerabili.

Possiamo ritenere che l’AR5 dell’IPCC abbia detto l’ultima parola sulla modellistica meccanicistica? Io non credo. Vedo diversi motivi che suggeriscono che i modelli meccanicistici non sono ancora maturi, e che in futuro essi potrebbero continuare ad evolversi verso proiezioni del livello marino più alti.

1. Sebbene con una certa buona volontà si potrebbe dire che i modelli meccanicistici sono consistenti con gli innalzamenti del livello del mare osservati in passato (i margini di errore sono sovrapponibili), i modelli meccanicistici rimangono tendenzialmente verso gli estremi inferiori della stima, in confronto alle osservazioni.
2. Gli sforzi fatti per modellare i cambiamenti di livello del mare nella storia della Terra tendono a mostrare una sottostima di tali cambiamenti. Per esempio, il periodo di livello alto nel Pliocene non è ben descritto dai modelli correnti delle calotte glaciali. Pare dimostrato che nel Pliocene anche nella calotta glaciale est-antartica – che nei modelli è molto stabile – si siano perse quantità significative di ghiaccio.
3. Alcuni degli sforzi più recenti nella modellistica sulle calotte di ghiaccio presentati a conferenze – in genere, risultati usciti troppo tardi per entrare nel rapporto IPCC – evidenziano la possibilità di maggiori incrementi del livello del mare nel futuro. Dovremo tenere d’occhio gli articoli scientifici che usciranno sull’argomento.
4. La Groenlandia potrebbe sciogliersi più rapidamente di quanto gli attuali modelli prevedano, a causa dell’effetto “neve scura”. Jason Box, un glaciologo che studia questi aspetti, dice:

“C’era dibattito, dopo l’AR4, sul fatto che le stime dell’innalzamento del livello dei mari fossero troppo basse. Ora il problema sussiste con l’AR5 [esse sono ancora troppo basse]”.

Così, non sarei sorpreso se i modelli meccanicistici avessero avvicinato ulteriormente i modelli semi empirici entro la data in cui uscirà il prossimo rapporto IPCC. Ma, indipendentemente da ciò, l’innalzamento dei mari sarà un problema serio per il futuro, reso più severo da ogni tonnellata di CO₂ che emettiamo. Né si arresterà nel 2100. Entro il 2300, per emissioni non regolamentate, l’IPCC prevede aumenti tra 1 e 3 m.

Un link in rete

Di solito diffido di articoli che promettono di guardare “dietro le quinte”, ma questo di Paul Voosen, per nulla sensazionalistico, dà uno sguardo realistico e concreto sul lavoro all’interno dell’IPCC sul capitolo sull’innalzamento dei mari. Lettura raccomandata!

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(*) Note: per i modelli in AR5 la tabella 13.6 dà 58 cm dal 1996; abbiamo quindi fatto 60 cm dal 1990.

(**) I Principi sul lavoro dell’IPCC esplicitamente affermano che il suo ruolo è di “valutare… il rischio”, sebbene questo sia espresso in una frase piuttosto involuta:

“Il ruolo di IPCC è di valutare, sulla scorta di basi informative comprensive, oggettive, aperte e trasparenti, l’informazione scientifica, tecnica e socio-economica rilevante per la comprensione della base scientifica del rischio di un cambiamento climatico indotto dall’uomo, i suoi potenziali impatti e le opzioni per l’adattamento e la mitigazione.”

Riferimenti

1. J.A. Church, and N.J. White, “Sea-Level Rise from the Late 19th to the Early 21st Century”, Surveys in Geophysics, vol. 32, pp. 585-602, 2011. http://dx.doi.org/10.1007/s10712-011-9119-1
2. R.D. Ray, and B.C. Douglas, “Experiments in reconstructing twentieth-century sea levels”, Progress in Oceanography, vol. 91, pp. 496-515, 2011. http://dx.doi.org/10.1016/j.pocean.2011.07.021
3. M. Wenzel, and J. Schröter, “Reconstruction of regional mean sea level anomalies from tide gauges using neural networks”, Journal of Geophysical Research, vol. 115, 2010. http://dx.doi.org/10.1029/2009JC005630
4. S. Jevrejeva, J.C. Moore, A. Grinsted, and P.L. Woodworth, “Recent global sea level acceleration started over 200 years ago?”, Geophysical Research Letters, vol. 35, 2008. http://dx.doi.org/10.1029/2008GL033611
5. S. Rahmstorf, M. Perrette, and M. Vermeer, “Testing the robustness of semi-empirical sea level projections”, Climate Dynamics, vol. 39, pp. 861-875, 2012. http://dx.doi.org/10.1007/s00382-011-1226-7
6. S. Rahmstorf, “A Semi-Empirical Approach to Projecting Future Sea-Level Rise”, Science, vol. 315, pp. 368-370, 2007. http://dx.doi.org/10.1126/science.1135456
7. M. Schaeffer, W. Hare, S. Rahmstorf, and M. Vermeer, “Long-term sea-level rise implied by 1.5 °C and 2 °C warming levels”, Nature Climate Change, vol. 2, pp. 867-870, 2012. http://dx.doi.org/10.1038/nclimate1584

Post originale di Realclimate qui. Traduzione di Emanuele Eccel, Riccardo Reitano e Lighea Speziale

P.S.

Nel post tradotto qui sopra Stefan Rahmstorf esprimeva alcune riserve sulle valutazioni contenute nel V Rapporto IPCC in merito al livello del mare. Chi si interessa alla questione sa che sono perplessità condivise da molti altri scienziati, soprattutto per quanto riguarda il possibile limite superiore.

Di recente è stato pubblicato preliminarmente online uno studio (Horton et al. 2014) sulle valutazioni degli esperti del livello del mare. Su RealClimate ne hanno dato notizia con un ulteriore post. Il risultato conferma la spinta a stime conservative del processo usato dall’IPCC. Nello scenario senza mitigazione (RCP8.5) l’ultimo rapporto IPCC fornisce un intervallo di innalzamento del livello del mare di 0.52-0.98 metri per il 2100 (barra rossa a lato del grafico), contro una valutazione degli esperti di 0.7-1.2 metri (area rossa).

Tags: IPCC, Rahmstorf, Realclimate

. Climalteranti on Dic 16th 2013 Categorie: livello del mare, Proiezioni, TraduzioniStampa questo articolo