Clima: differenze tra le versioni

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[[File:5 11 15 Brian AquabyMonth.gif|thumbmin|uprightverticale=1.7|Esempio di dinamica atmosferico-climatica a livello globale ([[nuvolosità|copertura nuvolosa]]) ([[NASA]])]]

Il '''clima''' (dal [[Lingua greca{{lang-grc|greco]] ''κλίμα'' che vuol dire "|klíma|regione, tratto di paese|da=si|p=si|pp=si}}) è lo stato [[Media (statistica)|medio]] del [[Tempo (meteorologia)|tempo atmosferico]] a varie scale spaziali ([[microclima|locale]], regionale, nazionale, continentale, emisferico o globale) rilevato nell'arco di almeno 30 anni (secondo la definizione ufficiale fornita dalla [[Organizzazione meteorologica mondiale]]).

È in massima parte una funzione dell'[[Inclinazione dell'asse della Terra|inclinazione]] dei [[radiazione solare|raggi solari]] sulla [[superficie della Terra]] al variare della [[latitudine]]; a ciascuna [[zona climatica|fascia climatica]]-[[Latitudine|latitudinale]] della Terra corrispondono caratteristiche fisico-ambientali diverse in termini di [[flora]] e [[fauna]] detti [[bioma|biomi]] (es. [[foreste pluviali]], [[deserti]], [[foreste temperate]], [[steppe]], [[taiga]], [[tundra]] e [[banchisa|banchisa polare]]), influenzando fortemente le [[attività economiche]], le [[abitudini]] e la [[cultura]] delle [[popolazione|popolazioni]] che abitano il territorio.

La principale caratteristica del clima rispetto al comune "[[tempo meteorologico]]", oltre all'intervallo temporale di osservazione e studio, è l'avere un andamento che tende a mantenersi stabile nel corso degli anni pur con una [[variabilità climatica]] interannuale dovuta alle [[stagione|stagioni]] e di medio-lungo periodo che vi si sovrappone. L'attenzione scientifica negli ultimi decenni si è spostata sempre più sulla comprensione o ricerca approfondita dei meccanismi che regolano il clima terrestre, specie in rapporto ai temuti [[Cambiamento climatico|cambiamenti climatici]] osservati negli ultimi decenni (es.ad esempio il [[riscaldamento globale]]).

La disciplina [[scienza|scientifica]] che studia tutti questi aspetti è la [[climatologia]].

== Descrizione ==

=== Clima e tempo meteorologico ===

{{vedi anche|Climatologia|Tempo meteorologico|Variabilità climatica}}

"Tempo meteorologico" e "clima" sono termini che nel linguaggio comune vengono spesso usati come [[sinonimia|sinonimi]]; dal punto di vista strettamente scientifico invece i loro significati sono distinti.

[[File:SurfaceTemperature.jpg|thumbmin|uprightverticale=0.9|350px|Distribuzione della [[temperatura]] sulla superficie terrestre. In rosso le aree a [[temperatura]] più elevata, in blu le aree a temperatura meno elevata ([[NASA]]).]]

Quando si parla di "clima" ci si riferisce alle condizioni ambientali che persistono in una zona per periodi lunghi almeno qualche decina di anni (da minimo 30 anni a migliaia di anni) e condizioni atmosferiche che tendono a ripetersi stagionalmente, mentre variazioni meteo giornaliere, stagionali o annuali devono essere considerate variazioni del tempo meteorologico di una zona.

Quando si parla di "clima" ci si riferisce alle condizioni ambientali che persistono in una zona per periodi lunghi almeno qualche decina di anni (da minimo 30 anni a migliaia di anni) e condizioni atmosferiche che tendono a ripetersi stagionalmente, mentre variazioni meteo giornaliere, stagionali o annuali devono essere considerate variazioni del tempo meteorologico di una zona. In pratica quando si parla di clima si parla non soltanto delle condizioni meteo, ma soprattutto all'ambiente ad esse associate: una variazione del clima è una variazione stabile non solo delle condizioni meteo di un'area ma anche dell'ambiente di quell'area (ambiente come piante, animali, morfologia,.. ecc.).

Il clima è riferito ad aree terrestri che vanno dalla piccola estensione fino ad aree molto vaste (ad esempio, le [[fascia climatica|fasce climatiche]] o interi [[Continente|continenti]]). In particolare l'[[Organizzazione Meteorologica Mondiale]] (OMM) ha stabilito che la durata minima delle ''[[serie storica|serie storico-temporali]]'' di dati continui per poter individuare le caratteristiche climatiche di una data località è di minimo 30 anni.

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=== Elementi del clima ===

{{vedi anche|Clima terrestre}}

[[File:Iceberg_B-15A_weather_instrument.jpg|thumb|300pxmin|[[Stazione meteorologica|Stazione meteo-climatica]] di raccolta dati in [[Antartide]]]]

Gli elementi climatici sono delle [[grandezza fisica|grandezze fisiche]] misurabili, la cui misurazione viene effettuata per mezzo di opportuna [[Strumento di misura|strumentazione]] da parte delle [[stazione meteorologica|stazioni meteorologiche]] (capanne standard di legno colorato di bianco), e sono:

* [[temperatura]];

* [[umidità]];

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* [[vento]] (velocità, direzione, raffiche).

Essi sono gli stessi elementi che caratterizzano il tempo atmosferico, ma coerentemente con la definizione di Climaclima di essi sono rilevanti solo i [[media (statistica)|valori medi]] assunti su un lungo periodo di tempo.

=== Fattori climatici ===

[[File:Solar_Angle_of_Incidence_on_Earth.png|300px|thumbmin|Effetti della [[latitudine]] sull'incidenza della [[radiazione solare]]]]

I ''fattori climatici'' sono le condizioni che producono variazioni sugli elementi climatici. Si possono distinguere tra fattori zonali, che agiscono regolarmente dall'equatore ai poli, e fattori geografici, che agiscono in modo diverso per ogni località.

Sono fattori zonali:

* [[latitudine]] (distanza di un punto dall'equatore);

* [[circolazione atmosferica#Circolazione generale|circolazione atmosferica generale]], che influisce attraverso gli scambi di calore tra le regioni calde e le regioni più fredde.

* [[effetto serra]]

* [[albedo]]

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Sono fattori geografici:

* [[altitudine]] (con l'altezza diminuiscono la temperatura di 6 gradi ogni 1000 m circa, la pressione e l'umidità, mentre aumentano l'[[irraggiamento]] [[sole|solare]] e, fino a una certa quota, la [[pioggia|piovosità]]);

* presenza di [[Catena montuosa|catene montuose]] (che bloccano i venti, costringendoli ad alzarsi a quote più elevate,dove la temperatura è più bassa,facendo condensare il vaporeacqueovapore acqueo e provocando pioggia);

[[File:Corrientes-oceanicas.png|thumb|300pxmin|Mappa delle [[corrente marina|correnti oceaniche]]]]

* esposizione a solatio o a bacio (che modifica l'angolo di incidenza della luce solare);

* vicinanza al mare (che influenza la temperatura e l'umidità, riducendo l'escursione termica perché abbassa le temperature massime e alza quelle minime);

* [[Corrente marina|correnti marine]] (che possono essere calde e fredde;quelle calde rendono il clima delle coste che lambiscono caldo e umido,mentre quelle fredde lo rendono fresco e secco);

* [[vegetazione]] (mitiga il clima grazie alla maggior presenza di vapore acqueo, rendendo, quindi, il clima più umido);

* attività umana (che agisce sul clima in quanto capace di modificare l'ambiente naturale e gli equilibri degli [[Ecosistema|ecosistemi]]).

* [[Radiazione solare|irradiazione solare]].

* vicinanza a grandi bacini d'acqua (la funzione mitigatrice di questi bacini favorisce delle escursioni termiche meno accentuate rispetto ad una regione che ne è sprovvista, favorendo il caratteristico clima mite)

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=== Classificazione dei climi ===

{{vedi anche|Classificazione dei climi di Köppen|Classificazione climatica di Thornthwaite|Primati climatologici mondiali}}

[[File:ClimateMap World.png|thumbmin|uprightverticale=1.4|Mappa dei climi del mondo]]{{C|Nel "vedi anche" c'è anche [[Classificazione climatica di Thornthwaite]], ma poi la sezione non ne accenna neppure|meteorologia|aprile 2025}}

Celebre è la classificazione del Clima ad opera di [[Wladimir Köppen]] secondo la quale i climi si distinguono in:

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=== Clima dei pianeti circostanti ===

[[File:Venuspioneeruv.jpg|thumbmin|[[Venere (astronomia)|Venere]], famoso per il suo intenso [[effetto serra]]]]

* L'[[atmosfera]] di [[Venere (astronomia)|Venere]] ha una [[pressione]] di 94 volte quella terrestre, ed è composta per il 97% da [[Anidride carbonica|CO₂]]. L'assenza di acqua impedì l'[[Estrazione (chimica)|estrazione]] dell'[[anidride carbonica]] dall'atmosfera, che si accumulò provocando un intenso [[effetto serra]] che aumentò la temperatura superficiale sino a 465 °C, superiore al [[punto di fusione]] del [[piombo]]. Probabilmente la distanza inferiore dal Sole è stata determinante per produrre nel pianeta le condizioni attuali. Bisogna ricordare che piccoli cambiamenti possono scatenare un meccanismo di [[retroazione]] e se questo è sufficientemente ampio si può raggiungere un livello non controllabile, dominato da alcuni fattori, e avere condizioni estreme come quelle di Venere.

* L'atmosfera di [[Marte (astronomia)|Marte]] ha una pressione di solo sei [[Bar (unità di misura)|millibar]] e, sebbene sia composta per il 96% da CO₂, l'effetto serra è scarso e non può impedire né una oscillazione diurna della temperatura dell'ordine di 55 °C, né le basse temperature superficiali che raggiungono minimi di -86 °C nelle medie latitudini. Pare che nel passato godette di migliori condizioni, per cui vi era acqua liquida sulla superficie come dimostrano la moltitudine di canali e valli erosive; questo fu causato da un aumento della concentrazione del diossido di carbonio nella sua atmosfera, proveniente dalle emissioni dei grandi [[vulcano (geologia)|vulcani]] marziani che provocarono un processo di degassificazione analogo a quello accaduto sul nostro pianeta. La differenza sostanziale è che il [[diametro]] di Marte misura la metà rispetto a quello terrestre, per cui il calore interno era molto inferiore e il pianeta si raffreddò già molto tempo fa. Senza l'attività vulcanica Marte era condannato e la CO₂ sfuggì dall'atmosfera facilmente, a causa anche della ridotta [[gravità|forza di gravità]] rispetto alla Terra. Inoltre è possibile che qualche processo di tipo minerale assorbisse la CO₂ e, non compensato dalle emissioni vulcaniche, provocasse una sua diminuzione drastica. Il pianeta quindi si raffreddò progressivamente fino a congelare la poca CO₂ rimasta nelle [[calotta polare|calotte polari]] odierne.

== Funzionamento del sistema climatico ==

{{Vedi anche|Circolazione atmosferica|Retroazione|Ciclo dell'acqua|Ciclo del carbonio}}

[[File:Earth_Global_Circulation_-_en.svg|thumb|300pxmin|[[Circolazione atmosferica]]]]

Il sistema climatico è il risultato dell'accoppiamento [[atmosfera]]-[[oceano]]-[[biosfera]]-[[criosfera]] con scambi di [[calore sensibile]], [[vapore acqueo]], [[quantità di moto]] (attraverso i venti sul moto ondoso) e elementi chimici vari (attraverso i [[cicli biogeochimici]]) all'interfaccia di separazione dei vari mezzi. Il motore del sistema climatico è il [[Sole]] (forzante esogena) che riscalda la superficie terrestre con intensità variabile (decrescente) con la latitudine causando un gradiente termico tra i [[Polo geografico|poli]] e l'[[equatore]] laddove l'insolazione è rispettivamente minima e massima. L'influsso degli oceani si fa sentire anche attraverso i ''pattern'' di circolazione accoppiati con l'atmosfera e detti [[teleconnessioni atmosferiche]].

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Come conseguenza di ciò e della [[rotazione terrestre]] il ripristino dell'equilibrio termico planetario latitudinale è affidato alla [[circolazione atmosferica|circolazione generale dell'atmosfera]] la quale può essere suddivisa in 3 grosse macrocelle per emisfero: la [[cella di Hadley]] che va dalla fascia equatoriale fino a quella tropicale, la [[cella di Ferrel]] che copre le medie latitudini e la [[cella polare]] che staziona sui polo fino al circolo polare. Ognuna di queste celle comunica con la confinante scambiandosi masse d'aria a temperatura e umidità diverse. Una caratteristica fondamentale dell'atmosfera terrestre è l'[[effetto serra]] ovvero l'intrappolamento del calore da parte dei gas atmosferici.

Il sistema climatico è un sistema in equilibrio dinamico con le sue forzanti esterne (esogene), quali appunto il Sole, ede interne (endogene), quali i [[cicli oceanici]] e la concentrazione di [[gas serra]], ovvero modifica il suo stato di equilibrio termico al variare dell'intensità delle forzanti stesse. All'interno del sistema in virtù dei mutamenti delle forzanti di origine naturale è definibile anche il concetto di [[variabilità climatica]].

In una rappresentazione [[fisica matematica|fisico-matematica]] tramite [[spazio delle fasi]] del sistema climatico ovvero tramite l'[[attrattore]] risultante, le singole ''traiettorie di stato'' rappresentano la normale evoluzione meteorologica (riferibile a ciascun parametro meteorologico) con una chiara variabilità intrastagionale e interannuale (caos) delle traiettorie stesse, mentre la ciclicità regolare climatica è rappresentata invece dalla forma complessiva dell'attrattore (farfalla o doppio lobo) dove si evidenzia l'equilibrio del sistema come 'media' delle singole traiettorie. Al variare delle forzanti l'equilibrio nel tempo delle traiettorie (densità e baricentro), quindi del sistema, si sposta in un lobo oppure nell'altro.

[[File:Watercycleitalianhigh.jpg|thumb|300pxmin|[[Ciclo dell'acqua]]]]

Di rilevante importanza sono i processi di [[retroazione]] o ''feedback'' del sistema climatico sulle forzanti originarie al sistema stesso, sia positivi che negativi ([[Retroazione dell'albedo del ghiaccio|albedo]], ghiacci, nubi ecc...), che spesso di natura non-lineare assieme agli altri processi non-lineari rendono il sistema climatico propriamente un [[sistema complesso]] il quale manifesta cioè un [[comportamento emergente]] solo in corrispondenza della computazione in toto di tutti processi ("il tutto è maggiore della somma delle singole parti"). L'energia esterna ricevuta è dunque assorbita e redistribuita in tutto il sistema tramite i vari processi interagenti e all'equilibrio parte di questa energia è ceduta nuovamente allo spazio; in virtù di ciò il sistema climatico è anche un sistema aperto ovvero non isolato cioè [[struttura dissipativa|dissipativo]]. A ciò si aggiunge la rilevante capacità di autoregolazione della temperatura globale da parte degli oceani in grado di fungere da grandi serbatoi di accumulo del calore grazie alla loro notevole [[capacità termica]].

L'evidente difficoltà di studio tramite riproduzione in laboratorio dell'intero sistema e la necessità di tenere in considerazione tutti i processi rappresentativi in legame strettamente non-lineare ha portato negli ultimi decenni ad un approccio di studio simulato, col ricorso a laboratori virtuali ovvero all'uso accoppiato di [[supercomputer|supercalcolatori]] e [[modello matematico|modelli matematici]] al fine di ottenere [[simulazione|simulazioni]] sul clima passato e su quello futuro, preservando così, attraverso la validazione del modello sui dati passati, uno dei requisiti cardine della scienza fisica moderna qual è la riproducibilità [[Galileo Galilei|galileiana]] dell'[[osservabile]] fisico nonché il superamento definitivo dell'approccio qualitativo con quello ben più rigoroso di tipo quantitativo pesando i contributi di ciascun fattore<ref>Antonello Pasini, ''I Cambiamenti Climatici. Meteorologia e Clima Simulato'', Editore Mondadori Bruno, Milano 2003</ref>.

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=== Indici climatici e teleconnessioni ===

{{vedi anche|Teleconnessioni atmosferiche}}

[[File:1997_El_Nino_TOPEX.jpg|thumbmin|Il fenomeno dell'[[El Niño Southern Oscillation|ENSO]]]]

Gli indici climatici vengono utilizzati dagli scienziati per meglio caratterizzare e comprendere i meccanismi del clima; proprio come accade con gli indici borsistici, per esempio il [[Dow Jones]], che rappresentano le fluttuazioni complessive di più titoli azionari, così gli indici climatici in un certo senso "riassumono" le caratteristiche essenziali del clima, e sono perciò definiti ''semplici'' e ''completi'', nel senso che danno una descrizione generale dello stato dell'atmosfera o degli oceani. Essi quantificano le fasi delle cosiddette [[teleconnessioni atmosferiche]] cioè i modi o pattern di variabilità atmosferica ede oceanica a media, bassa e alta frequenza.

Con il nome di "''[[El Niño Southern Oscillation]]''" (o più brevemente "''ENSO''") si denomina un importante fenomeno sia oceanico che atmosferico. El Niño (e il fenomeno opposto, La Niña) sono fluttuazioni della temperatura delle acque superficiali dell'[[Oceano Pacifico|Oceano Pacifico Orientale]], tra le più importanti e influenti teleconnessioni oceaniche-atmosferiche.

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=== Modelli climatici ===

{{vedi anche|Modello del clima}}

[[File:Global Climate Model.png|thumbmin|uprightverticale=1.6|Schema del grigliato di un modello globale del Clima]]

Per lo studio del clima futuro, anche in relazione al problema dei [[cambiamenti climatici]], sono stati messi a punto svariati modelli climatici a partire dagli anni settanta, sia globali (''Global Climate Models'', GCMs) sia regionali (''Regional Climate Models'', RCMs) ottenuti con operazioni di ''[[downscaling]]'' dai modelli globali.

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Cambia inoltre radicalmente il tipo di "risoluzione matematica" del modello: mentre nei modelli meteorologici hanno estrema importanza le [[condizioni iniziali]] da cui parte la [[previsione meteorologica|previsione meteo]] (inizializzazione) e in virtù delle quali questa perde significato oltre i 15 giorni, i modelli climatici (pur inizializzati) mirano al calcolo dell'''equilibrio medio generale'' del sistema climatico ovvero dei suoi parametri caratteristici medi visualizzabili tramite un semplice attrattore, il cui risultato a regime è indipendente dunque dalle condizioni iniziali, ma dipende unicamente dal bilancio delle forzanti energetiche del sistema unite in maniera non-lineare ai processi di retroazione.

[[File:Carbon cycle-cute diagram.svg|thumb|300pxmin|[[Ciclo del carbonio]]]]

Il livello di dettaglio dei modelli climatici è quindi tale da escludere la riproduzione della comune variabilità meteorologica interannuale e intrastagionale ovvero il [[teoria del caos|caos]] intrinseco dell'atmosfera evidenziando invece i ''trend'' sul lungo periodo dei vari parametri atmosferici in funzione delle sole forzanti significative; in altri termini i risultati (''output'') dei modelli climatici sono puramente indicativi dello stato futuro 'medio' dell'atmosfera, cioè forniscono delle ''tendenze'' a medio-lungo termine del tutto in linea quindi con la definizione statistica di "clima" e l'analisi o prognosi richiesta, lasciando a quelli meteorologici ad alta definizione spazio-temporale i dettagli di breve periodo propri della comune [[variabilità meteorologica]].

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Come per i modelli meteorologici anche i modelli climatici si differenziano tra loro per le diverse [[parametrizzazione (clima)|parametrizzazioni]] usate di alcuni processi fisici.

In base alla complessità del modello si distinguono inoltre modelli a bilancio energetico a singolo punto, modelli a complessità intermedia (EMICs), modelli ''full complexity'' (ma dall'alta onerosità computazionale) dinamici come gli AOGCMs, ovvero modelli con accoppiamento del sistema oceano-atmosfera-biosfera-criosfera che operano su un grigliato atmosferico ede infine modelli a [[rete neurale]].

Nell'ambito della teoria ufficiale del [[riscaldamento globale]] che vuole le cause di natura prevalentemente antropica ([[effetto serra]]), data l'incertezza sui quantitativi di [[gas serra]] futuri rilasciati dalle attività umane, le previsioni sui [[mutamento climatico|cambiamenti climatici]] futuri sono espresse in termini di "scenari" ovvero previsioni in base a diverse ipotesi di emissioni di gas serra ottenute a loro volta sulla base di modelli economici di sviluppo mondiale.

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==Altri ambiti di studio climatologici==

=== Cambiamenti climatici ===

[[File:A Year In The Life Of Earth's CO2 11719-1920-MASTER.webm|thumb|upright=1.6|Dinamica annuale della Co2 sulla Terra in un anno ([[NASA]])]]

{{vedi anche|Cambiamento climatico}}

[[File:A Year In The Life Of Earth's CO2 11719-1920-MASTER.webm|thumbmin|uprightverticale=1.6|Dinamica annuale della Co2 sulla Terra in un anno ([[NASA]])]]

Con il termine ''cambiamenti climatici'' si indicano le variazioni del clima della [[Terra]], ovvero variazioni a diverse scale spaziali (regionale, continentale, emisferica e globale) e storico-temporali (decennale, secolare, millenaria e ultramillenaria) di uno o più parametri ambientali e climatici nei loro valori medi: [[temperatura|temperature]] (media, massima e minima), [[Precipitazione (meteorologia)|precipitazioni]], [[nube|nuvolosità]], temperature degli [[oceani]], distribuzione e sviluppo di piante e animali.