I tramonti più luminosi, i cieli nuvolosi e i giorni in cui tutti tossiscono hanno tutti qualcosa in comune: è tutto a causa degli aerosol, minuscole particelle che fluttuano nell'aria. Gli aerosol possono essere minuscole goccioline, particelle di polvere, frammenti di fine carbonio nero e altre sostanze che fluttuano nell'atmosfera e modificano l'intero equilibrio energetico del pianeta.
Gli aerosol hanno un enorme impatto sul clima del pianeta. Alcuni, come il carbonio nero e marrone, riscaldano l'atmosfera terrestre, mentre altri, come le goccioline di solfato, la raffreddano. Gli scienziati ritengono che in generale l'intero spettro di aerosol alla fine raffreddi leggermente il pianeta. Ma non è ancora del tutto chiaro quanto sia forte questo effetto di raffreddamento e quanto progredisca nel corso di giorni, anni o secoli.
Cosa sono gli aerosol?
Il termine "aerosol" è un generico per i molti tipi di piccole particelle che sono sospese in tutta l'atmosfera, dai suoi bordi più esterni alla superficie del pianeta. Possono essere solidi o liquidi, infinitesimali o abbastanza grandi da essere visti ad occhio nudo.
Gli aerosol “primari”, come polvere, fuliggine o sale marino, provengono direttamente dalla superficie del pianeta. Vengono sollevati nell'atmosfera da raffiche di vento, lanciati in alto nell'aria dall'esplosione di vulcani o sparati da ciminiere e incendi. Gli aerosol "secondari" si formano quando varie sostanze fluttuanti nell'atmosfera, ad esempio composti organici rilasciati dalle piante, goccioline di acido liquido o altri materiali, entrano in collisione, provocando una reazione chimica o fisica. Gli aerosol secondari, ad esempio, creano la foschia da cui prendono il nome le Great Smoky Mountains negli Stati Uniti.
Gli aerosol sono emessi sia da fonti naturali che antropiche. Ad esempio, la polvere si alza da deserti, argini asciutti di fiumi, laghi asciutti e molte altre fonti. Le concentrazioni di aerosol atmosferico aumentano e diminuiscono con gli eventi climatici; durante i periodi freddi e secchi della storia del pianeta, come l'ultima era glaciale, c'era più polvere nell'atmosfera che durante i periodi più caldi della storia della Terra. Ma le persone hanno influenzato questo ciclo naturale: alcune parti del pianeta sono state inquinate dai prodotti delle nostre attività, mentre altre sono diventate eccessivamente umide.
I sali marini sono un'altra fonte naturale di aerosol. Vengono espulsi dall'oceano dal vento e dagli spruzzi marini e tendono a riempire le parti inferiori dell'atmosfera. Al contrario, alcuni tipi di eruzioni vulcaniche altamente esplosive possono sparare particelle e goccioline in alto nell'atmosfera superiore, dove possono galleggiare per mesi o addirittura anni, sospese a molte miglia dalla superficie terrestre.
L'attività umana produce molti tipi diversi di aerosol. La combustione di combustibili fossili produce particelle note come gas serra, quindi tutte le automobili, gli aerei, le centrali elettriche e i processi industriali producono particelle che possono accumularsi nell'atmosfera. L'agricoltura produce polvere e altri prodotti come i prodotti di azoto aerosol che influiscono sulla qualità dell'aria.
In generale, le attività umane hanno aumentato la quantità totale di particelle che fluttuano nell'atmosfera, e ora c'è circa il doppio di polvere rispetto al XIX secolo. Il numero di particelle molto piccole (meno di 19 micron) di un materiale comunemente indicato come “PM2,5” è aumentato di circa il 2,5% dalla Rivoluzione Industriale. Sono aumentati anche altri aerosol, come l'ozono, con gravi conseguenze per la salute delle persone in tutto il mondo.
L'inquinamento atmosferico è stato collegato a un aumento del rischio di malattie cardiache, ictus, malattie polmonari e asma. Secondo alcune recenti stime, le particelle fini nell'aria sono state responsabili di oltre quattro milioni di morti premature in tutto il mondo nel 2016, e i bambini e gli anziani sono stati i più colpiti. I rischi per la salute derivanti dall'esposizione alle polveri sottili sono più elevati in Cina e in India, soprattutto nelle aree urbane.
In che modo gli aerosol influenzano il clima?
Gli aerosol influenzano il clima in due modi principali: modificando la quantità di calore che entra o esce dall'atmosfera e influenzando il modo in cui si formano le nuvole.
Alcuni aerosol, come molti tipi di polvere di pietrisco, sono di colore chiaro e riflettono anche leggermente la luce. Quando i raggi del sole cadono su di loro, riflettono i raggi dall'atmosfera, impedendo a questo calore di raggiungere la superficie terrestre. Ma questo effetto può avere anche una connotazione negativa: l'eruzione del Monte Pinatubo nelle Filippine nel 1991 gettò nell'alta stratosfera una quantità di minuscole particelle riflettenti la luce equivalente a un'area di 1,2 miglia quadrate, che successivamente ha causato un raffreddamento del pianeta che non si è fermato per due anni. E l'eruzione del vulcano Tambora nel 1815 causò un clima insolitamente freddo nell'Europa occidentale e nel Nord America nel 1816, motivo per cui fu soprannominato "L'anno senza estate" - era così freddo e cupo che ispirò persino Mary Shelley a scrivere il suo gotico romanzo Frankenstein.
Ma altri aerosol, come piccole particelle di carbone nero dal carbone bruciato o dal legno, funzionano al contrario, assorbendo il calore dal sole. Questo alla fine riscalda l'atmosfera, sebbene raffreddi la superficie terrestre rallentando i raggi del sole. In generale, questo effetto è probabilmente più debole del raffreddamento causato dalla maggior parte degli altri aerosol, ma ha certamente un effetto, e più materiale di carbonio si accumula nell'atmosfera, più l'atmosfera si riscalda.
Gli aerosol influenzano anche la formazione e la crescita delle nuvole. Le goccioline d'acqua si uniscono facilmente attorno alle particelle, quindi un'atmosfera ricca di particelle di aerosol favorisce la formazione delle nuvole. Le nuvole bianche riflettono i raggi solari in arrivo, impedendo loro di raggiungere la superficie e riscaldare la terra e l'acqua, ma assorbono anche il calore costantemente irradiato dal pianeta, intrappolandolo nella bassa atmosfera. A seconda del tipo e della posizione delle nuvole, possono riscaldare o raffreddare l'ambiente circostante.
Gli aerosol hanno una serie complessa di diversi impatti sul pianeta e gli esseri umani hanno influenzato direttamente la loro presenza, quantità e distribuzione. E mentre gli impatti climatici sono complessi e variabili, le implicazioni per la salute umana sono chiare: più particelle fini sono nell'aria, più danneggia la salute umana.