L' innalzamento del livello del mare presente è un fenomeno innescato nel corso del XX ° secolo, derivante dal riscaldamento globale . Il livello medio del mare è variato notevolmente durante l'era quaternaria , scendendo di oltre 100 m durante ogni glaciazione . Molto stabile per circa 2.500 anni, il livello del mare ha cominciato a salire, alla fine del XX ° secolo . Tra il 2006 e il 2015 è aumentato di 3,6 mm/anno . Esistono due tipi principali di mezzi di misurazione del livello del mare: mareografi , installazioni fisse e altimetria satellitare .
Questo aumento è principalmente il risultato di due fenomeni, uno derivante dal riscaldamento globale. Il primo è la fusione di una parte del ghiaccio continentale ( polari di ghiaccio lenzuola e ghiacciai di montagna). L'altro è il fenomeno dell'espansione termica delle masse d'acqua oceanica sotto l'effetto dell'aumento della temperatura. Accanto a queste due cause principali, ci sono altri contributi che non hanno necessariamente un legame diretto con il riscaldamento globale. Primo tra questi è lo sfruttamento di un gran numero di falde acquifere terrestri oltre la loro capacità di rinnovamento.
L'espansione termica e la perdita di massa delle calotte polari sono due fenomeni estremamente lenti, che rispondono pienamente a un improvviso riscaldamento del clima solo dopo diversi secoli. Ciò significa che anche se il riscaldamento globale potesse essere fermato rapidamente, i livelli degli oceani continuerebbero a salire per tutto il terzo millennio . Stabilire previsioni quantitative a lungo termine, anche per un dato scenario climatico, rimane molto difficile.
Le più importanti conseguenze prevedibili dell'innalzamento del livello del mare sono l'arretramento della costa, la scomparsa dei territori insulari bassi, l'intrusione di acqua salata nelle falde acquifere di acqua dolce vicino alle coste, la distruzione degli ecosistemi costieri e la perdita del patrimonio culturale e storico .
Il livello medio del mare su tutta la Terra - livello eustatico - può essere diverso dal suo livello medio in un dato luogo - Livello medio del mare locale (NMLM) -.
Il Local Mean Sea Level (NMLM) è definito come l'altezza del mare da un punto di riferimento sulla terraferma e mediata su un periodo di tempo sufficientemente lungo (un mese, un anno) affinché il valore sia indipendente dalle fluttuazioni causate dalle onde e maree. Bisogna anche regolare le variazioni del NMLM per tener conto dei movimenti verticali della Terra che possono essere dello stesso ordine (pochi mm/anno) delle variazioni del livello del mare.Alcuni movimenti della terra si verificano a causa ad una isostatica regolazione del manto terrestre a causa dello scioglimento dei ghiacci alla fine dell'ultima glaciazione : infatti, il peso di uno strato di ghiaccio provoca la terra sottostante a cadere e quando il ghiaccio si scioglie, la terra, positiva o "rimbalzi" ( rimbalzo post-glaciale ). Anche la pressione atmosferica, le correnti oceaniche e la forza di Coriolis, nonché i cambiamenti della temperatura dell'oceano (e quindi del volume) possono influenzare il NMLM.
Le variazioni " eustatiche " (in contrapposizione alle variazioni locali) riguardano l'alterazione del livello globale del mare, come le variazioni di volume dell'acqua oceanica e le variazioni di volume dei bacini oceanici.
Tutti questi elementi combinati spiegano anche che l'innalzamento reale o apparente del mare varia geograficamente quando aumenta il livello medio di un oceano (Atlantico per esempio). Un oceano può addirittura innalzarsi a livello globale, con un livello del guinzaglio del mare che scenderebbe leggermente su alcune coste e si alzerebbe più della media su altre, anche in aree vicine come le coste inglesi e continentali di fronte ad esso.
Su una scala di centinaia di migliaia di anni, il livello del mare è variato con le glaciazioni . Era vicino al suo livello attuale durante i periodi interglaciali e un centinaio di metri più in basso durante le ere glaciali .
Le variazioni del livello del mare su scale temporali geologiche sono indicate come trasgressione marina (aumento di livello) e regressione marina (abbassamento di livello).
Dal momento che l' ultimo massimo glaciale 20.000 anni fa, i livelli del mare sono aumentati di più di 125 m , a seguito della fusione delle ghiaccio fogli in Nord America e dell'Eurasia . Il tasso di innalzamento del livello del mare variava quindi da meno di 1 mm/anno a più di 40 mm/anno . Un tasso molto rapido si è verificato durante l' impulso di fusione 1A circa 14.600 anni fa, durante il quale il livello del mare è aumentato di 20 m in 500 anni (40 mm / anno ). L'innalzamento del livello del mare inizia a rallentare circa 8.200 anni fa (prima parte dell'Olocene ), e diventa molto basso da 6.700 anni in poi. Il livello del mare è quindi solo circa 4 m al di sotto del livello attuale. Aumenta leggermente di nuovo fino a 4200 anni ed è ora inferiore a 1 m sotto il livello di inizio del XX ° secolo. Il livello del mare è pressoché costante nel corso degli ultimi 4200 anni (seconda metà del Olocene ), alla rinascita contemporanea di elevazione che comincia all'inizio del XX ° secolo. Durante questo periodo la variazione del livello del mare è dell'ordine di 0,1 mm/anno .
La valutazione dell'innalzamento del livello eustatico viene effettuata sintetizzando le misure dei mareografi e dei satelliti.
Secondo la sintesi di conoscenze scientifiche pubblicato nel 2019 dal IPCC , il livello del mare è aumentato di 0,16 m ( intervallo di confidenza probabile ,12-,21 m ) tra il 1902 e il 2015.
Il tasso di innalzamento del livello del mare è aumentato dagli anni '90 . I dati dei satelliti tendono a indicare un'accelerazione dell'innalzamento del livello del mare maggiore dei dati dei mareografi. La misurazione dell'accelerazione dell'innalzamento del livello del mare è complessa perché le misurazioni, sia da mareografi che da satelliti, sono disturbate da molti parametri. Tra il 1901 e il 1990 il livello del mare è aumentato di circa 1,4 mm/anno . Secondo la sintesi del 2019 l' IPCC , il tasso di aumento del livello del mare era di 3,2 mm / anno tra il 1993 e il 2015, e 3,6 mm / anno tra il 2006 e il 2015.
L'aumento del livello del mare osservato dalla fine del XX ° secolo e all'inizio del futuro è essenzialmente una conseguenza del riscaldamento globale , lo studio non può essere separato da esso. Secondo il 2019 la sintesi del IPCC , durante il periodo 2006-2015, il livello del mare è aumentato di 3.58 mm / anno in media, mentre la somma dei contributi, previsti dalla sintesi di numerose pubblicazioni scientifiche , è di 3 mm / anno : vi è quindi un divario tra le misurazioni ei contributi valutati. La figura a fianco presenta i principali contributi, che sono l'espansione termica dell'acqua e lo scioglimento dei ghiacciai. Il contributo negativo e corrisponde alla variazione della quantità di acqua immagazzinata nei continenti allo stato liquido: serbatoi e acque sotterranee.
Molti effetti locali, periodici o episodici, influenzano il livello del mare, il legame tra questi fenomeni e l'innalzamento eustatico del livello del mare è duplice. Da un lato, da un punto di vista metrologico, questi effetti vanno sottratti alle misurazioni per estrarre il trend di lungo periodo, e l'esistenza di fenomeni regionali spiega la necessità di misurazioni su tutto il pianeta. In termini di previsione del rischio, invece, questi effetti si sommano all'innalzamento complessivo del livello del mare: per descrivere i rischi per una determinata area del mondo, è il livello massimo prevedibile di cui si deve tener conto.
Le maree astronomiche diurne e semidiurne , fenomeni periodici la cui ampiezza totale può variare da 20 cm a 16 m a seconda dei luoghi, sono facili da misurare, e da sottrarre all'andamento di lungo periodo, a causa della loro breve periodicità.
Diversi sono invece i fenomeni di marea di lungo periodo , con intervalli di 14 giorni o più. A causa di vari fenomeni astronomici, hanno ampiezze relativamente basse. La componente più lunga è un ciclo di 18,6 anni durante il quale il livello medio dell'acqua alta aumenta del 3% all'anno per 9 anni, quindi diminuisce del 3% per 9 anni e così via. Questo fenomeno è legato al ciclo nodale della Luna .
Questo ciclo aggrava e poi diminuisce gli effetti dell'innalzamento del livello del mare indotto dal riscaldamento globale . Secondo l' IRD , nei luoghi dove l'ampiezza delle maree è naturalmente alta (ad esempio nella baia di Mont Saint-Michel ), questo ciclo contribuirà negli anni 2008-2015 in proporzione maggiore all'innalzamento del livello del mare pieno, o grandi maree del solo riscaldamento globale (fino a + 50 cm , cioè 20 volte l'espansione termica dei mari, consecutiva al riscaldamento globale). Al contrario, dal 2015 al 2025, la fase calante di questo ciclo dovrebbe comportare un apparente rallentamento del fenomeno dell'innalzamento degli oceani, e probabilmente dell'erosione della costa a cui generalmente è legato.
L'effetto barometro inverso è una variazione del livello del mare sotto l'influenza della pressione atmosferica : il mare è rigonfio sotto una depressione e scavato sotto un anticiclone . Questa variazione è di circa 1 cm per 1 hPa . Le variazioni della pressione atmosferica sono state maggiori alle alte latitudini , la deviazione standard nell'arco dell'anno di questo fenomeno è inferiore al centimetro nelle regioni equatoriali, e raggiunge i 7 cm in prossimità dell'Oceano Artico . Un esempio di manifestazione di questo effetto si trova con l' Oscillazione del Nord Atlantico , una fluttuazione climatica generalmente espressa dalla differenza di pressione atmosferica tra l' Alta delle Azzorre e la Depressione islandese , che ha un impatto sul livello del mare nel Nord Europa.
L'effetto è calcolabile, quindi corretto sulle misure del livello del mare, che naturalmente richiede una conoscenza precisa dei valori della pressione atmosferica, a volte errata sulle vecchie serie di dati.
Il vento provoca anche un effetto sul livello del mare.Nella sua espressione più semplice, la risposta statica a una sollecitazione del vento costante è un gradiente del livello del mare nella direzione del vento. In alcuni mari il vento è la causa principale delle fluttuazioni stagionali del livello del mare, è il caso del Mar Rosso , dove il regime del vento induce un'oscillazione stagionale dell'ordine di 25 cm .
La salinità dell'acqua influenza anche la sua densità, questo è il cosiddetto effetto alosterico: quindi la densità dell'acqua di mare è, a parità di temperatura, superiore del 2,5 % a quella dell'acqua dolce. Nell'insieme degli oceani, la salinità media non varia in modo misurabile, quindi questo effetto non interviene sul livello medio del mare, tuttavia le differenze di salinità da una regione all'altra influenzano il livello locale del mare: le aree dove l'acqua è meno salata vengono arrotondati , per stabilire l'equilibrio idrostatico con le zone più salate e più dense). Quindi la variazione locale della salinità, dovuta in particolare all'approvvigionamento di acqua dolce da parte dei fiumi, pioggia e scioglimento dei ghiacci, è coinvolta nell'evoluzione del livello del mare in una data regione.
Con un meccanismo analogo, le variazioni della temperatura superficiale da una zona all'altra inducono differenze nel livello del mare: in una zona più fredda, la densità dell'acqua in superficie sarà maggiore, il che si tradurrà in un'anomalia negativa sul livello del mare. Questo effetto porta a notevoli disparità regionali. Ad esempio, dagli anni '60 agli anni '90, il livello del mare nel Mediterraneo orientale è diminuito, contrariamente alla tendenza globale, a causa di una diminuzione delle temperature in questa regione.
Questi effetti sono molto importanti per la previsione dei rischi sul livello del mare su scala regionale: se le temperature in una data regione aumentano meno della media mondiale, anche il livello del mare aumenterà di meno lì, e viceversa. Allo stesso modo, se vediamo un aumento della salinità, rallenterà l'innalzamento del livello del mare e viceversa.
C'è una fluttuazione stagionale del livello del mare.Nell'emisfero settentrionale , la sua ampiezza min-max è di circa 12 mm , con un minimo a marzo e un massimo a settembre. Nel sud del mondo , l'ampiezza è la metà di quella e la stagionalità è invertita. Questa fluttuazione è dovuta all'accumulo di diversi effetti. Combina i fenomeni sopra menzionati: marea annuale, variazioni della pressione atmosferica, salinità e temperatura. Implica anche una variazione stagionale nella distribuzione delle masse d'acqua tra gli oceani e i continenti: le masse continentali essendo distribuite in modo molto asimmetrico tra i due emisferi, la quantità di acqua immagazzinata nei continenti (nei laghi, nei suoli, nelle falde acquifere e nei ghiacci) è più importante durante l'inverno dell'emisfero settentrionale. Per questo motivo anche il livello del mare mediato sull'intero pianeta presenta una leggera fluttuazione annua, di circa 1 cm .
Il fenomeno climatico di El Niño determina una notevole anomalia del livello del mare.L'elevazione anormale si verifica lungo l'equatore, oltre i due terzi dell'Oceano Pacifico, fino alla costa sudamericana - nell'esempio di El Niño 2015-2016, raggiunge i 20 cm -, bilanciato da un trogolo di ampiezza comparabile più a ovest ea nord. Questo effetto rende possibile utilizzare i satelliti altimetrici per misurare l'ampiezza di El Niño, ma deve essere sottratto dalle misurazioni per non falsare la stima a lungo termine dell'evoluzione del livello del mare.
Gli eventi meteorologici associati a una depressione ( tempesta , cicloni tropicali ) possono localmente causare un improvviso e massiccio innalzamento del livello del mare, con conseguenti inondazioni devastanti. Questo effetto è dovuto all'associazione di pressione, vento e forza di coriolis . La probabilità di inondazioni derivanti dall'accumulo di una mareggiata con forti precipitazioni sta aumentando a causa del riscaldamento globale e l'innalzamento del livello del mare si aggiungerà gradualmente alle loro conseguenze.
Quantificare l'innalzamento del livello del mare, ea fortiori la sua accelerazione, pone numerose difficoltà metodologiche. Dobbiamo estrarre un andamento dell'ordine di un millimetro all'anno da tutti gli effetti a breve e medio termine: onde, maree, tempeste, ecc.
I mareografi sono installazioni fisse che misurano localmente il livello del mare, sviluppati storicamente per affinare lo studio delle maree , forniscono anche dati a lungo termine. Un mareografo da solo non fornisce informazioni conclusive sul livello eustatico, a causa di fenomeni locali (tettonici in particolare). È quindi necessario accumulare misurazioni da un gran numero di installazioni in tutto il mondo. La distribuzione dei mareografi nel mondo è incompleta, il che complica la ricerca.
TecnologiaEsistono, schematicamente, tre tipi di mareografi. La prima tecnologia sviluppata, e tuttora la più utilizzata, utilizza un galleggiante che, tramite un meccanismo, traccia una curva con una matita su un rotolo di carta azionato da un movimento a orologeria . Il galleggiante è posto in un pozzo di calma, cioè un tubo verticale, aperto all'acqua dal basso, e all'aria dall'alto, che elimina l'effetto delle onde. Una seconda tecnologia conserva bene una stabilizzazione, ma sostituisce il galleggiante con una misurazione a telemetro eseguita da un sensore - che fu prima ad ultrasuoni , dagli anni '80 , ma, due decenni dopo, fu sostituito da un telemetro radar. Il terzo metodo consiste nel misurare la pressione : un sensore di pressione è fissato a terra, sotto il limite inferiore della marea (sarà quindi sempre sommerso). La pressione, dalla quale si deduce la pressione atmosferica misurata contemporaneamente da un altro sensore, permette di seguire il livello del mare, per pressione idrostatica . Questo metodo è molto preciso e non richiede una buona stabilizzazione.
Reti mareograficheNel 2009 è stato istituito un database globale, denominato GESLA ( Global Extreme Sea Level Analysis ) . Il suo scopo è quello di raccogliere misurazioni effettuate almeno una volta all'ora, cioè abbastanza frequenti per descrivere meglio le variazioni del limite di massima acqua durante lo sviluppo di mareggiate e temporali. Ha già dimostrato che in 40 anni (tra il 1970 e il 2010 ), l'estensione e la frequenza dei livelli estremi del mare sono aumentate in tutto il mondo; in alcune parti del mondo, l'altezza di ciò che costituisce un'inondazione di 50 anni è aumentata di oltre 10 cm per decennio.
I Paesi Bassi sono i più colpiti, questo argomento fa parte delle priorità nazionali da diversi decenni. Negli anni 2000 è stata progressivamente organizzata una rete . In Francia, nel 2010 , la rete dell'Osservatorio sul livello del mare (RONIM) disponeva di 32 mareografi. Esiste anche il Subantarctic and Antarctic Sea Level Observation Network, i cui dati sono elaborati dal Laboratorio di Geofisica e Oceanografia Spaziale (LEGOS).
Limiti dei mareografiLa copertura geografica dei mareografi, e soprattutto di quelli più antichi, non è omogenea. Pochissimi set di dati possono essere utilizzati per studi di oltre cinquant'anni. In particolare, c'è un chiaro squilibrio tra i due emisferi: l' emisfero nord ha circa il 90% dei mareografi del pianeta. Molti offrono registrazioni risalenti al XIX ° secolo (la più antica serie di dati continuo è quello della sagoma marea di Stoccolma , risalente al 1825), indicatori di marea del Sud del mondo sono sia meno e meno vecchio. Recentemente sono stati aggiunti nuovi mareografi per migliorare la copertura geografica.
Oltre alla loro distribuzione geografica limitata, i mareografi sono vulnerabili ai movimenti verticali del suolo su cui sono costruiti. Questi sono i fenomeni di subsidenza (assestamento verticale del suolo), movimenti tettonici e subsidenza o rimbalzo del suolo, quando si confronta con un cambiamento nella massa di sedimenti o ghiaccio che sostiene. . Molti studi mirano a quantificare e correggere questi bias di misurazione.
I satelliti preposti alla misurazione del livello del mare sono dotati di un radar altimetro normalmente funzionante in banda Ku , cioè tra i 12 ei 18 Ghz. Questo altimetro è puntato verso il nadir , quindi i dati seguono la traccia al suolo del satellite. Il radar invia impulsi (alcune centinaia di volte al secondo), brevi (dell'ordine di 100 µs ) e di elevata larghezza di banda . La misura del tempo di andata e ritorno del segnale radar permette di misurare la distanza che separa il satellite dalla superficie dell'acqua.
Questa informazione non è sufficiente: occorre conoscere anche l'altitudine del satellite stesso, rispetto ad un quadro di riferimento terrestre, con una precisione dell'ordine del centimetro. I satelliti sono posti in un'orbita circolare , che è più stabile e più facile da caratterizzare. La caratterizzazione estremamente precisa dell'orbita è ottenuta dal posizionamento GPS , dal sistema DORIS che funziona come un GPS invertito (trasmettitori a terra, ricevitore sul satellite), dalla telemetria laser , o da combinazioni di queste tecniche. Per un satellite come Topex/Poseidon, la stabilità delle altezze orbitali su 4 anni è di 10 mm .
L'interesse scientifico della radaraltimetria satellitare fu riconosciuto dagli anni '60, all'epoca l'obiettivo principale era misurare la forma della terra , ovvero le asperità del geoide dovute ad anomalie gravitazionali . Dopo il successo dei primi esperimenti, la priorità si è spostata sulla misurazione dell'evoluzione del livello del mare.Ci sono anche altimetri laser, comunemente usati per misurare la posizione delle masse di ghiaccio, ma che si sono rivelati applicabili anche agli oceani.
Elenco dei satellitiI seguenti satelliti trasportano strumenti dedicati alla misurazione del livello del mare.
Poiché sono necessarie misurazioni estremamente precise, esistono complesse fasi di calibrazione volte a correggere i vari possibili errori di misurazione. Gli algoritmi di elaborazione dei dati vengono applicati per correggere diverse fonti di errori di misurazione.
L'attraversamento della ionosfera influisce sulla velocità di fase delle onde, creando un ritardo che è funzione del livello di ionizzazione, e quindi varia notevolmente a seconda dell'ora del giorno, ed è anche influenzato dai cicli di attività dell'onda . Per correggere questa dispersione vengono utilizzati modelli numerici . Da Topex-Poseidon sono stati utilizzati altimetri a doppia frequenza, che hanno permesso la misurazione diretta di questo effetto. I dati così ottenuti sono stati utilizzati anche per affinare retrospettivamente le correzioni applicate alle misurazioni dei precedenti satelliti.
La troposfera induce anche un ritardo di propagazione. Questo periodo può essere suddiviso in due termini. Il termine "troposfera secco" legato alle dielettriche proprietà di aria ( ossigeno , azoto , argon ), che viene espressa in funzione di una singola variabile: la pressione atmosferica in superficie. Il secondo termine, relativo alla presenza di umidità nell'aria, è molto più difficile da correggere, soprattutto per le regioni costiere.
Anche l'altimetria radar soffre di una distorsione dovuta allo stato del mare : essendo le depressioni delle onde una migliore retrodiffusione delle onde radar rispetto alle loro sommità, il livello di un mare mosso tende a essere sottovalutato (una distorsione che non è non esistono per i mareografi), vengono utilizzate regole empiriche per correggere questo effetto.
Inoltre, è anche necessario, come per i mareografi, escludere altre fonti di variazione del livello del mare indipendenti dallo sviluppo a lungo termine, come l'effetto barometro inverso, gli effetti stagionali, ecc.
Poiché i risultati dei satelliti sono parzialmente calibrati sui risultati del mareografo, non sono fonti del tutto indipendenti. Alcuni laghi vengono utilizzati anche per le misurazioni di calibrazione. Il loro livello non varia in brevi periodi di tempo: le onde sono minime, non c'è effetto barometro inverso o maree. Il lago kirghiso Yssyk Kul è diventato un sito di riferimento.
I programmi satellitari TOPEX/Poseidon (T/P) e Jason-1 della NASA e del CNES forniscono misurazioni del cambiamento del livello del mare dal 1992 . I dati sono disponibili online. Questi dati mostrano un innalzamento medio del livello del mare di 2,8 ± 0,4 mm/anno. Ciò include un aumento apparente di 3,7 ± 0,2 mm/anno nel periodo dal 1999 al 2004.
L'acqua liquida si espande all'aumentare della temperatura, il suo volume aumenta all'aumentare della temperatura. Questo effetto, corrispondente ad una variazione di densità , è detto sterico , a differenza di tutti gli altri contributi che sono baristatici, cioè rappresentano una variazione della massa d'acqua presente negli oceani. Gli oceani assorbono il 90% del calore aggiuntivo causato dall'effetto serra. La capacità termica degli oceani è circa 1000 volte maggiore di quella dell'atmosfera, vale a dire che la stessa quantità di calore che farebbe aumentare la temperatura dell'atmosfera di un grado , la innalzerebbe solo di un millesimo di grado che degli oceani.
Il coefficiente di dilatazione termica dell'acqua dipende sia dalla temperatura che dalla pressione. Per questo motivo la sua evoluzione in base alla profondità non è monotoma. Si attesta a circa 2,5 ppm/K alla superficie dell'oceano (in media), diminuisce, raggiunge un minimo di circa 1 ppm/K a una profondità di 1000 metri, poi aumenta gradualmente (2 ppm/K a 5000 metri). Questo dato ha un'importanza sul modo in cui il livello del mare reagisce alla diffusione di una variazione di temperatura in profondità.
Questa espansione dell'acqua è responsabile, secondo gli studi della NASA, di circa un terzo dell'attuale innalzamento del livello del mare, e un aumento di sette millimetri del livello degli oceani tra il 2003 e il 2018. La stessa proporzione è determinata dalla sintesi IPCC del 2019, secondo a cui il contributo dell'espansione termica degli oceani è di 1,40 mm/anno ( molto probabilmente tra 1,08 e 1,72 mm/anno ) tra il 2006 e il 2015
La temperatura dell'oceano cambia con il clima, ma in modo diverso: il calore si diffonde nelle profondità oceaniche solo sulla scala dei secoli. Di conseguenza, anche l'innalzamento del livello del mare causato dalla dilatazione termica dell'acqua è molto diffuso nel tempo. Così, uno studio del 2017 studia uno scenario in cui le emissioni di gas serra si fermano improvvisamente nel 2050. La temperatura media dell'aria smette di salire contemporaneamente, invece, il livello del mare (più esattamente, la componente della sua variazione dovuta all'espansione termica ) non cessa: la variazione è di 30 cm prima del 2050, e più che raddoppiata nei secoli successivi, non raggiungendo l'equilibrio nel 2800. Anche in scenari di rimozione dei gas serra dall'atmosfera (emissioni negative, catture), parte del l'ascesa è irreversibile nel corso dei secoli. Ciò significa che l'espansione termica dell'oceano ha appena iniziato a rispondere al riscaldamento globale.
Le sonde di misura (denominate Bathythermograph ) - prima del 2014 - non registravano la temperatura a profondità molto elevate (sotto i 6.000 m ), la maggior parte delle boe non scende a meno di 2.000 m mentre la profondità media è di 3.800 m , con pozzi oltre i 12.000 m . Nel 2014, le cosiddette boe Deep Argo hanno iniziato a effettuare misurazioni a una profondità di 6000 m , il che consente di studiare meglio la diffusione del calore nell'oceano.
La previsione del contributo dell'espansione termica utilizza modelli fluidodinamici , applicando le equazioni di Navier-Stokes alla scala oceanica e includendo anche gli scambi termici tra l'oceano e l'atmosfera. Il CMIP6 ( Coupling Model Intercomparison, fase 6 ) fornisce 15 modelli di questo tipo, sviluppati da team di vari paesi, che consentono ai ricercatori di confrontarli.
La temperatura delle masse oceaniche segue l'evoluzione del clima, ma in modo estremamente diverso. Quindi, nel caso di un raddoppio istantaneo del contenuto di CO 2dell'atmosfera, la temperatura dell'acqua a 3000 m di profondità aumenterà di circa 2°C, ma questo processo si estenderà su 3000 anni (con 1° aumento dopo 1500 anni). Di conseguenza, l'innalzamento del livello del mare per effetto sterico ha un tempo di reazione dello stesso ordine di grandezza.
Lo scioglimento dei ghiacci galleggianti ( barriere di ghiaccio e banchisa ) non modifica il livello del mare, anzi, in virtù del principio di Archimede , essi occupano al di sotto della linea di galleggiamento un volume identico a quello risultante dal loro scioglimento. È quindi lo scioglimento delle masse di ghiaccio presenti sui continenti che deve essere preso in considerazione.
Le formazioni di ghiaccio continentale sono classificate in base alla loro dimensione e morfologia. Distinguiamo:
Gli strati di ghiaccio di Antartide e Groenlandia sono, rispettivamente, 88,2 e 11,3% di ghiaccio non galleggia sulla Terra. Il restante 0,5% corrisponde a ghiacciai e calotte glaciali del resto del pianeta (catene montuose, Alaska , Islanda, ecc.). Pur rappresentando un volume ridotto, i ghiacciai e le calotte glaciali sono molto coinvolti nell'attuale innalzamento del livello del mare perché si stanno sciogliendo rapidamente. Lo scioglimento delle calotte glaciali è più lento. Quello della Groenlandia durerebbe 1.500 anni (per lo scenario più veloce) e quello dell'Antartide sarebbe ancora più lento.
Se tutti i ghiacciai e le calotte glaciali (al di fuori delle regioni polari) si sciogliessero, l'innalzamento del livello del mare sarebbe di circa 0,32 m . Lo scioglimento delle calotte glaciali della Groenlandia produrrebbe un innalzamento del livello di 7,2 m e lo scioglimento della calotta glaciale dell'Antartide produrrebbe 61,1 m . Il crollo del serbatoio interno immobilizzato della calotta glaciale dell'Antartide occidentale aumenterebbe il livello da 5 a 6 m .
È probabile che i fenomeni di feedback causino un'accelerazione nello scioglimento del ghiaccio:
Per le masse di ghiaccio situate vicino alle aree industrializzate, un altro fattore accelera lo scioglimento: l'accumulo sulla loro superficie di particelle fini (fuliggine) dall'inquinamento delle industrie e dei trasporti. Riducendo l'albedo dello strato superficiale della neve, la fuliggine accelera il suo scioglimento.
Nonostante la loro riserva molto più piccola di quella dell'entroterra, questi ghiacciai sono molto importanti nell'evoluzione del livello del mare nell'ultimo secolo, e nel prossimo futuro: essendo molto più piccoli e situati in regioni dove la temperatura può diventare positiva in estate, si sciolgono molto più velocemente delle enormi calotte polari.
Radić e Hock offrono un inventario di questi gelati. Vengono inventariati 2.638 calotte e ghiacciai e circa 130.000 ghiacciai di montagna, in 19 regioni. Il loro volume totale corrisponde a 241 km 3 o 60 cm di equivalente sul livello del mare Se escludiamo i ghiacciai periferici dell'Antartide e della Groenlandia (separati fisicamente dalle calotte glaciali), queste cifre si riducono a 166 km 3 e 41 cm . Il database GLIMS, basato su immagini satellitari, elenca 160.000 ghiacciai.
Un ghiacciaio scorre costantemente , ad una velocità che dipende in particolare dalla pendenza del terreno. La neve che cade sulla sua superficie, compattata dal suo stesso peso, espelle l'aria contenuta e si accumula nel ghiaccio. La parte più bassa (zona di ablazione) del ghiacciaio perde massa per fusione, sublimazione e sgretolamento. Il bilancio idraulico annuo del ghiacciaio (l'evoluzione della sua massa) è quindi la differenza tra la quantità di neve accumulata nell'anno, e la quantità di ghiaccio persa dalla base del ghiacciaio, dipende quindi sia dall'evoluzione delle precipitazioni della velocità di fusione.
Tra il 1884 e il 1975, i ghiacciai e le calotte glaciali hanno contribuito per almeno un terzo all'innalzamento del livello del mare osservato. Per il periodo 2006-2015, la sintesi IPCC 2019 stima il loro contributo (escluse Groenlandia e Antartide) a 0,61 mm/anno ( molto probabilmente tra 0,53 e 0,69 mm/anno ). Sulla base delle misurazioni satellitari del programma GRAC , Ciracì e Al stimano le perdite di massa di ghiacciai e calotte glaciali (escluse Groenlandia e Antartide), dal 2003 al 2018, a 285,5 ± 30 Gt/anno . Ciò corrisponde a circa 0,8 mm all'anno di innalzamento del livello del mare Questo scioglimento tende ad accelerare in tutte le regioni studiate, ad eccezione dell'Islanda e del nord della Cordigliera Andina, l'accelerazione complessiva valutata 5 ± 2 Gt/anno 2 .
Per anticipare l'evoluzione futura di queste figure, i ricercatori realizzano modelli numerici. La figura a lato rappresenta un modello teorico molto semplificato di un ghiacciaio alpino. Il ghiacciaio è visto come un semplice parallelepipedo di ghiaccio, sul fianco della montagna. Il bilancio di massa del ghiacciaio è la differenza tra accumulo e ablazione (scioglimento). Anche se esistono modelli numerici di queste strutture, che consentono di anticipare il bilancio di massa di un ghiacciaio in base all'evoluzione del clima a cui è esposto, non tutti i ghiacciai sono modellati singolarmente, dato il loro numero. L'approccio consueto consiste nel modellare una piccola popolazione di ghiacciai ed estrapolare i risultati a tutti utilizzando le regole di scala e di dipendenza dal clima.
Il contributo dei ghiacciai quota resterà importante a breve termine: circa un terzo del previsto aumento nel XXI ° secolo è stato assegnato. A lungo termine, tuttavia, questa quota diminuirà, poiché i ghiacciai montani saranno in gran parte scomparsi. Così, secondo un articolo pubblicato nel 2006, in uno scenario che prevede un riscaldamento di 4°C in mezzo secolo, seguito da una stabilizzazione delle temperature globali, i ghiacciai montani saranno sostanzialmente scomparsi in 200 anni, il loro contributo al mare il livello sarà eventualmente compreso tra 10 e 15 cm.
Le calotte glaciali contribuiranno all'incirca allo stesso modo, ma il loro scioglimento sarà tre volte più lento.
Le precipitazioni sotto forma di neve sulle calotte glaciali dell'Antartico e della Groenlandia ammontano, rispettivamente, a 1637 Gt e 399 Gt all'anno. Se tutta quella neve si fosse accumulata e nessun ghiaccio fosse tornato nell'oceano, ciò corrisponderebbe a una riduzione di 5,6 mm all'anno del livello del mare.
La differenza tra la quantità di ghiaccio in entrata e in uscita è chiamata bilancio di massa . La valutazione precisa di questo equilibrio è una posta in gioco importante perché è essa che contribuisce alle variazioni del livello del mare.
Tre metodi complementari sono usati per valutare il cambiamento nelle masse Indlandi:
Dal 1995 al 2018 la Groenlandia ha perso circa 4.000 miliardi di tonnellate di ghiaccio, che corrisponde a un aumento di circa 11 mm del livello del mare.Questa perdita di massa non è omogenea su tutta la Groenlandia: le aree ad alta quota nel centro dell'isola hanno leggermente ghiaccio accumulato. Nel periodo 2006-2015, il contributo della calotta glaciale della Groenlandia (e dei suoi ghiacciai periferici) nello stesso periodo è di 0,77 mm/anno ( molto probabilmente tra: 5 e 95 % : da 0,72 a 0,82 mm/anno ). Nello stesso periodo, lo scioglimento della calotta glaciale antartica (e dei suoi ghiacciai periferici) ha contribuito all'innalzamento del livello del mare di 0,43 mm/anno ( molto probabilmente tra: 0,34 e 0,52 mm/anno ). Le due calotte polari hanno quindi contribuito con 1,20 mm/anno ( molto probabilmente tra 1,06 e 1,34 mm/anno ).
La figura a lato fornisce una serie di proiezioni su un millennio per la calotta glaciale della Groenlandia. La colonna di sinistra rappresenta una serie di scenari in cui il riscaldamento globale viene arrestato (che in prima approssimazione corrisponde a un arresto delle emissioni ) in un punto o nell'altro nel futuro. Nella colonna di destra, gli scenari prevedono un ritorno delle temperature al livello del XX secolo, che comporterebbe sforzi giganteschi di geoingegneria . I grafici nella prima riga danno l'evoluzione delle temperature (regionali, a livello della Groenlandia e non globali) in ogni scenario. La seconda riga fornisce il contributo cumulativo della fusione dell'Indlansis groenlandese, in metri, in ogni scenario. La terza riga dà il ritmo a questo contributo. Queste proiezioni sono ottenute da un modello digitale dell'indlandsis, sono tratte da una pubblicazione di Applegate et Al .
Accanto a queste due principali cause di scioglimento dei ghiacci e di dilatazione termica, contribuiscono all'innalzamento degli oceani anche altri fenomeni, che non tutti hanno un legame diretto con il riscaldamento globale, come lo sfruttamento delle falde acquifere terrestri.
Molte falde acquifere nel mondo vengono utilizzate oltre la loro capacità di rinnovamento, o non si rinnovano affatto ( acqua fossile ). Questo sfruttamento eccessivo delle risorse idriche sotterranee contribuisce all'innalzamento del livello del mare, trasferendo acqua nell'oceano. Uno studio del 2011 si proponeva di quantificare questo contributo: sembra che durante gli anni 2000 145 km 3 di acqua siano stati così aggiunti annualmente all'oceano in questo modo, contribuendo per il 13% all'aumento osservato del livello degli oceani. L'eccessivo sfruttamento delle risorse idriche sotterranee è una realtà globale, ma è particolarmente importante in India nel Medio Oriente, dove l'agricoltura è in gran parte irrigata con questo mezzo.
Secondo una serie di scenari considerati in una pubblicazione del 2012, l'esaurimento delle riserve idriche sotterranee, che ha già portato 25 mm di innalzamento del livello del mare dal livello preindustriale, contribuirebbe da 70 a 90 mm in più entro il 2100. Queste stime si basano su un'estensione delle tendenze storiche che tenga conto, regione per regione, della stima dei futuri fabbisogni idrici, in base alle variazioni della popolazione e delle precipitazioni.
All'innalzamento del livello del mare contribuisce anche la regressione dei mari e dei laghi endoreici: essendo il Caspio il più grande mare chiuso, il suo contributo è il più significativo. Il suo livello, dopo un periodo di aumento alla fine del XX ° secolo , ha perso 1,5 m da 1996 al il 2015 . Se l'evoluzione storica del livello del Caspio è piuttosto incostante, nel prossimo futuro il declino dovrebbe continuare. Un calo compreso tra 9 e 18 metri è prevista entro la fine del XXI ° secolo . Poiché la superficie del Mar Caspio è 3.700 volte più piccola di quella dell'oceano globale , un calo di un metro nel livello del Caspio corrisponde a un aumento di 0,27 mm del livello del mare, che rimane un contributo abbastanza minimo.
All'innalzamento del livello del mare ha contribuito marginalmente anche l'abbassamento del livello del Lago Ciad e del Lago d' Aral.In generale, le regioni endoreiche tendono a prosciugarsi, anche se fanno eccezione quelle dell'Africa meridionale e orientale. Tra il 2002 e il 2016 hanno perso più di cento miliardi di tonnellate di acqua all'anno.
Diversi effetti che influenzano lo stato e le condizioni del suolo hanno ripercussioni sul livello del mare.
La deforestazione è una delle cause del riscaldamento globale, e quindi dell'innalzamento del livello del mare che provoca attraverso l'espansione termica e lo scioglimento dei ghiacciai: l' anidride carbonica rilasciata dalla deforestazione rappresenta il 12 % delle emissioni antropiche di gas serra . La deforestazione ha anche un impatto più diretto sul livello del mare, attraverso altri meccanismi. L'acqua contenuta nella biomassa forestale viene rilasciata quando le foreste vengono distrutte e alla fine raggiunge gli oceani. Il deflusso delle acque e l'erosione del suolo sono spesso aumentati dalla deforestazione. Una stima elevata di questi contributi è di 0,035 mm all'anno, ovvero circa l'1% dell'innalzamento del livello del mare durante gli anni 2010.
Il prosciugamento delle paludi riduce la quantità di acqua immagazzinata nei continenti. Secondo una stima del 2010, questo fattore contribuisce per 0,067 mm all'anno all'innalzamento del livello del mare, ovvero in ordine di grandezza, il 2% del totale.
La desertificazione porta ad una riduzione della quantità di acqua presente nel suolo, riducendo così lo stock idrico dei continenti a favore di quello dell'oceano. Nel 1994 Shahagian ha proposto questo calcolo dell'ordine di grandezza: se, in 35 anni, il Sahara è avanzato di oltre un milione di chilometri quadrati nella fascia saheliana , riducendo il contenuto idrico del suolo dal 2 % a praticamente zero su 5 m di profondità, quindi risultava un'elevazione di 0,28 mm dal mare.
Infine, anche l'erosione del suolo contribuisce all'innalzamento del livello del mare, riducendo da un lato lo stock di acqua presente nel suolo e dall'altro producendo sedimenti. Ogni anno vengono erose circa 60 miliardi di tonnellate di suolo , di cui 25 miliardi finiscono per depositarsi sul fondo dell'oceano. Lo spazio così occupato provoca un conseguente innalzamento del livello del mare, effetto che il rapporto di valutazione dell'IPCC 2011 cita senza quantificarlo.
La costruzione di dighe , con la creazione di laghi di ritenzione , tende ad abbassare il livello del mare, infatti il volume d'acqua contenuto in questi laghi viene sottratto a quello degli oceani. Un articolo del 2008 stima che in 80 anni i bacini idrici creati nel mondo abbiano accumulato 10.800 km 3 di acqua, facendo scendere complessivamente il livello del mare di 30 mm . Si prevede che una frazione di questo effetto verrà invertita a lungo termine, poiché l'insabbiamento dei laghi delle dighe ne riduce la capacità. Questo effetto sarà minore in futuro: la costruzione di nuove dighe sta rallentando, perché i siti disponibili sono scarsi.
La combustione di idrocarburi fossili ( petrolio , gas naturale , carbone , ecc.) produce acqua e anidride carbonica (CO 2). Oltre al loro effetto sul clima, questi prodotti della combustione contribuiscono direttamente, con il loro volume, all'innalzamento del livello degli oceani. L' acqua nuova, creata dalla combustione, si aggiunge al ciclo dell'acqua e circa il 25% di CO 2creato finisce per dissolversi negli oceani (da qui l' acidificazione degli oceani ). Tuttavia, questo contributo è minimo: un articolo del 2014 stima che acqua e CO 2prodotti dalla combustione di idrocarburi fossili fanno sì che l'oceano aumenti rispettivamente di 0,033 ± 0,005 mm / anno e 0,011 ± 0,003 mm / anno per questo effetto (cioè dall'1 all'1,5% dell'elevazione totale misurata).
La previsione dell'evoluzione futura del livello è stata oggetto di circa 70 studi pubblicati tra l'inizio degli anni '80 e il 2018 , senza che emergesse un vero consenso sui valori attesi. L'incertezza riguarda principalmente l'evoluzione a lungo termine delle calotte glaciali della Groenlandia e dell'Antartico.
I metodi semi-empirici consistono nel definire, a partire da dati del passato, una legge che metta in relazione la variazione del livello del mare con una o più variabili esplicative (come la temperatura o la sua derivata ), e utilizzando questa legge per le proiezioni alla maturità di più decenni. L'altra grande famiglia di metodi consiste nella costruzione di modelli fisici di ogni contributo all'evoluzione a livello del mare: ghiacciai, inlandsis ed espansione termica in particolare. Molti articoli combinano questi metodi, basati ad esempio su un metodo statistico per indlandsis ma su un modello fisico dell'effetto sterico.
L' IPCC effettua regolarmente sintesi delle conoscenze scientifiche sull'evoluzione del clima e degli oceani.
Questi metodi si basano sull'utilizzo di dati storici (su più decenni) per stabilire una relazione tra una o più variabili esplicative
Approccio semi-empirico (Rahmstorf)Nel 2007 , Stefan Rahmstorf (en) ha pubblicato il seguente metodo semi-empirico. Si considera che ad un improvviso cambiamento della data della temperatura superficiale (del tipo funzione a gradino ), il livello del mare reagisce in forma esponenziale :
Dov'è la variazione finale del livello del mare, una funzione della variazione di temperatura applicata. La costante di tempo è di diversi secoli. Così, nel “breve termine” , cioè nell'arco di uno o due secoli, la funzione , risposta ad un gradino di temperatura, può essere approssimata come una funzione affine . Generalizzando a qualsiasi variazione di temperatura, e non a una funzione a gradino, sembra che nel breve periodo la variazione annuale del livello del mare sia proporzionale alla variazione cumulativa della temperatura superficiale.
essendo la temperatura superficiale preindustriale, Rahmstorf sceglie il 1880 come punto di partenza. Il coefficiente viene rettificato in base ai dati storici, il valore ottenuto è di 3,4 mm all'anno e per grado Celsius.
Secondo la sintesi delle conoscenze scientifiche effettuata dall'IPCC nell'ambito del Rapporto Speciale Oceani e Criosfera 2019 , il livello medio del mare aumenterà del 2100 (rispetto alla sua media nel periodo 1986-2005) d''circa 0,43 m ( probabilmente tra 0,29 e 0,59 m ) in uno scenario a bassa emissione di gas serra ( RCP2.6 ) e circa 0,84 m ( probabilmente tra 0,61 e 1,10 m ) in uno scenario con elevate emissioni di gas serra ( RCP8.5 ). Questo rapporto evidenzia che ci sono incertezze strutturali sulla velocità di scioglimento della calotta glaciale antartica , poiché alcuni dei processi coinvolti nel suo scioglimento non sono sufficientemente noti per essere rappresentati realisticamente. Il contributo della calotta glaciale potrebbe quindi essere sottostimato nei probabili intervalli di confidenza , stimati statisticamente. Le instabilità della calotta glaciale antartica potrebbero portare a un innalzamento del livello del mare da 2,3 a 5,4 m entro il 2100 per lo scenario RCP8.5 .
La Regola di Brunn pubblicata nel 1962 è stata la prima stima quantitativa dell'arretramento della costa su una spiaggia sabbiosa a causa dell'innalzamento del livello del mare.Quando il livello del mare sale da S , l'erosione costiera modifica la distribuzione della sabbia, fino a raggiungere un nuovo equilibrio con un ritiro R:
o
Questa regola è stata progressivamente messa in discussione, studi successivi hanno dimostrato che poteva dare solo un approccio qualitativo, perché ignora troppi aspetti: ignora il trasporto di sabbia nell'asse della costa, assume un "bilancio" sedimentario localmente chiuso, eccetera.
L'arretramento del litorale potrebbe avere un effetto collaterale in termini di diritto del mare . Poiché le acque territoriali e le zone economiche esclusive sono calcolate dalla costa, un calo significativo di quest'ultima potrebbe, in alcuni luoghi, dar luogo a controversie sui confini marittimi tra paesi confinanti.
Vi sono costruite gran parte delle fabbriche chimiche , delle raffinerie , dei principali porti strategici e delle centrali elettriche più potenti , soprattutto nucleari .
Sulla base delle proiezioni sopra ricordate, il rapporto IPCC TAR ( IPCC TAR ) WG II rileva che i cambiamenti climatici attuali e futuri possono avere diversi impatti sui sistemi costieri; compresa l' erosione costiera accelerata, esacerbazione del verificarsi e dell'entità delle inondazioni , invasioni marine dovute a tempeste, inibizione dei processi produttivi elementari, cambiamenti nelle caratteristiche e nella qualità dell'acqua nelle acque superficiali e sotterranee ( salinizzazione ), maggiore perdita di proprietà e habitat costieri , perdita di risorse e valori culturali e sociali, declino della qualità del suolo e dell'acqua, perdite economiche ( agricoltura , acquacoltura , turismo , tempo libero ) e servizi connessi e di trasporto (le coste sono spesso costeggiate da infrastrutture importanti o vitali per il trasporto nazionale). La potenziale perdita di vite umane è uno degli impatti citati dall'IPCC.
I modelli proiettano grandi differenze regionali e locali nei cambiamenti relativi del livello del mare. Gli impatti variano anche in base alle capacità di resilienza ecologica degli ecosistemi e quindi in base alle zone biogeografiche e al loro stato di salute (Mentre l'obiettivo del buono stato ecologico e delle masse fisico-chimiche d'acqua, perseguito dalla Direttiva Quadro acqua non sembra poter essere raggiunto ovunque nel 2015 come previsto (alla velocità di avanzamento corrente). Floristic, faunistici, alterazioni trofiche e biomasse sono già osservata, ma le cause che sono difficili da disentangle (riscaldamento o perturbazioni indotte da pesca eccessiva sono probabilmente coinvolti.)
la biodiversità e la biomassa della zona intertidale media e inferiore (dove è più ricca) potrebbe risentirne se l'acqua si alza troppo rapidamente.
Nel mondo, molte regioni costiere hanno iniziato a consolidare o potenziare le proprie dighe, a ridimensionare le proprie chiuse o sistemi di protezione, senza tuttavia che vi sia consenso sul livello del rischio da considerare o sulle scadenze.
Non è l'altezza media, ma i massimi che devono essere presi in considerazione, che richiede di integrare le possibili combinazioni di fattori esacerbanti come tempeste, depressioni e alluvioni, o anche il rischio di uno tsunami. . Le Fiandre belghe, ad esempio, hanno ora deciso di tenere conto del rischio di un sovrapprezzo legato a una tempesta “millenaria” nel suo piano di protezione delle coste messo in atto dallo Stato e dai dieci comuni costieri interessati. Infatti, senza il rafforzamento delle dighe e del cordone dunale su almeno 1/3 della costa belga, secondo i modelli, quasi tutta la costa e le città nelle zone retrodunali e polder sarebbero allagate, fino a Bruges.
La subdsidenza , cioè l'insediamento della superficie terrestre è di molte città e zone costiere, un'aggravante che si aggiunge all'innalzamento del mare per aumentare il rischio di alluvioni. La subsidenza è dovuta all'estrazione di riserve idriche sotterranee , ma talvolta anche di gas e petrolio, e al peso delle costruzioni. Questo fenomeno colpisce principalmente le grandi città asiatiche. Particolarmente preoccupante è la situazione di Bangkok , città estremamente bassa dove il suolo sprofonda da uno a due centimetri all'anno. Tokyo , Osaka , Manila , Hanoi e Giacarta sono esempi di metropoli asiatiche particolarmente colpite da questo effetto. In Europa, Venezia è un esempio di città preoccupata. Oltre alla minaccia di sommersione delle città, è anche causa di perdita di terreni agricoli, ad esempio nel delta del Mekong .
Le paludi marittime costituiscono ecosistemi molto specifici, e sono direttamente esposte all'innalzamento del livello del mare.Finché il tasso di innalzamento è moderato, l'accrescimento di materia (sedimenti portati dal mare e rifiuti vegetali) consente alle paludi di non essere sommerse : si muovono insieme al livello del mare, ma una velocità superiore a 5 mm/anno metterebbe a rischio di sommersione gran parte delle paludi marine. Solo una parte dello spazio perduto potrebbe essere compensata da una migrazione di questo ecosistema nell'entroterra.
Uno studio pubblicato nel 2018 mette in discussione la capacità delle barriere coralline di crescere verticalmente al ritmo dell'innalzamento del livello del mare, modellando il loro comportamento. Secondo i risultati ottenuti, la maggior parte dei reef è in grado di seguire da vicino il ritmo di uno scenario (RCP2.6) che prevede 44 mm di innalzamento del livello del mare entro il 2100. Al contrario, in uno scenario (RCP8.5) in cui il livello di gli oceani guadagnano 74 mm , nonostante un leggero miglioramento del loro tasso di crescita (dovuto alla maggiore disponibilità di carbonati , dovuta al livello di CO 2aria più alta), pochi reef possono crescere abbastanza velocemente. Circa tre quarti delle 200 barriere coralline studiate vedrebbero così aumentare la loro profondità di immersione di oltre 50 cm. La conseguenza diretta è una forte diminuzione della protezione che le scogliere forniscono alla costa contro l' erosione e le inondazioni.
Le aree polder sono tra le più vulnerabili. In alcuni casi (Paesi Bassi), i polder sono stati o saranno restituiti al mare. In caso di recessione delle falde freatiche è possibile l'avanzamento di un " cuneo salino " sotto una diga o un cordone dunale. Le regioni dei polder e delle paludi sono particolarmente esposte per la loro altitudine molto prossima al livello medio del mare.Se l'aumento di profondità al di fuori degli argini non è compensato da un'equivalente sedimentazione, provoca una diminuzione della rifrazione delle onde, da cui un maggiore energia rilasciata sulla costa e una maggiore vulnerabilità delle opere di difesa contro il mare.Inoltre, la maggiore profondità può causare un cambiamento di direzione delle correnti, che sottopone il tappeto vegetale ad una maggiore durata di sommersione e ad una maggiore salinità , provocandone l'esaurimento. In pieno svolgimento dagli anni '80, nuove forme di gestione costiera incentrate sulla depolderizzazione stanno sviluppando una politica difensiva nei confronti del mare, che consiste nel restituire al mare le distese di terra che erano state bonificate dall'acqua. La depolderizzazione permette di difendersi dal mare senza danni ambientali. Partecipa anche alla ricostituzione degli ambienti naturali. La depolderizzazione porta ad una modificazione dell'ambiente per risalinizzazione dello stesso e permette la ricostituzione di un ecosistema marittimo composto da slikke e schorre. La sua fitta e folta vegetazione alofila costituisce un freno alla penetrazione del mare poiché contribuisce all'accumulo di sedimenti.
Gli accordi umani per proteggere l'habitat del mare hanno un impatto sui prezzi e sulla disponibilità a pagare; quindi, i prezzi degli affitti sembrano evolvere in base al livello di sicurezza percepito legato alla presenza di dighe.
In un riscaldamento limitato a 2 gradi, 110 siti iscritti nella World Heritage di dell'Unesco sono minacciate (sommersione e / o accelerato l'erosione) per échance due millenni. Questa cifra sale a 139 per 3 gradi di riscaldamento ea 148 per 4 gradi. Tra i siti minacciati ci sono i centri storici di città come San Pietroburgo , Ayutthaya , La Valletta e Venezia ; siti archeologici come quelli di Cartagine o di Biblo , gruppi emblematici come il Beghinaggio di Bruges e la Kasbah di Algeri , e monumenti come la Statua della Libertà o la Basilica Patriarcale di Aquileia .
L'IPCC ha suggerito che i delta e i piccoli stati insulari potrebbero essere particolarmente vulnerabili all'innalzamento dei mari. Fenomeni di compensazione isostatica potrebbero interessare il Baltico e alcune isole. L' innalzamento relativo del livello del mare può essere aggravato dalla subsidenza o dalla perdita sostanziale di terra in alcuni delta. Ad oggi, i cambiamenti del livello del mare non hanno ancora causato gravi perdite ambientali, umanitarie o economiche nei piccoli stati insulari. L'affondamento di parte della terra delle nazioni insulari di Tuvalu è stato inizialmente attribuito al solo aumento del mare, ma in seguito gli articoli hanno suggerito che significative perdite di terra erano dovute all'erosione indotta dai cicloni Gavin. , Hina e Keli dal 1997. Le isole in domanda erano spopolate. Reuters cita altre isole del Pacifico che affrontano gravi rischi, tra cui l'isola di Tegua a Vanuatu . l'agenzia afferma che i dati di Vanuatu non mostrano un chiaro aumento del livello del mare e non sono confermati dai dati di misurazione delle maree. I dati di misurazione delle maree di Vanuatu mostrano un aumento netto di circa 50 millimetri dal 1994 al 2004. La regressione lineare di questo modello a breve termine suggerisce un tasso di elevazione di circa 7 mm / anno, sebbene vi sia una notevole variabilità e renda difficile valutare l'esatto minaccia per le isole utilizzando tale sequenziamento a breve termine.
Per evitare un ulteriore afflusso di rifugiati climatici , sono state offerte varie opzioni per aiutare le nazioni insulari ad adattarsi all'innalzamento del livello del mare e alle tempeste più frequenti o gravi.
Alcune falde acquifere costiere comunicano con l'oceano, che si materializza con l'esistenza di esurgenze sottomarine . Quando il livello della falda si abbassa (sfruttamento eccessivo), il rischio è l'intrusione di acqua di mare, aumentando la salinità della falda, e rendendone potenzialmente inutilizzabile l'acqua. L'innalzamento del livello del mare aumenta questo rischio. Non è molto conosciuto e va valutato caso per caso. Questo è un rischio potenzialmente considerevole, in quanto può interessare le falde acquifere che forniscono acqua dolce a regioni costiere densamente popolate.
Le conseguenze dell'innalzamento del livello del mare sono numerose a diversi livelli (sociale, ambientale, economico, ecc.). A livello sociale, gli impatti possono variare da paese a paese.
Le popolazioni esposte all'alto livello del mare che sommerge le coste abitate sono costrette a migrare per sfuggire alla loro posizione vulnerabile. In Bangladesh si possono evidenziare due tipi di migrazione: in primo luogo, la migrazione interna che spinge gli abitanti delle zone rurali a trasferirsi nella regione urbana e, in secondo luogo, la migrazione internazionale che si svolge principalmente in India. Lo State of Environmental Migration 2011 ha pubblicato una tabella relativa alla presenza di migranti del Bangladesh in diversi stati indiani:
stati |
Bengala occidentale |
Assam |
Bihar |
Delhi |
Tripura |
Rajasthan |
Maharashtra |
Numeri in milioni |
5.4 |
4 |
0,5 |
1.5 |
0.8 |
0,5 |
0,5 |
In Nigeria, la migrazione della popolazione è limitata allo sfollamento interno, una popolazione composta da sfollati interni che sono stati costretti a fuggire dal loro luogo di residenza abituale, in particolare a causa di calamità naturali, e che non hanno attraversato i confini internazionalmente riconosciuti di un stato. Ma il cambiamento climatico è vissuto in modo molto diverso a seconda delle regioni e delle categorie sociali interessate, poiché la vulnerabilità all'ambiente è il risultato di specifici fattori socioeconomici e geografici che modellano ogni società. È così che alcuni Paesi, anche se molto esposti all'innalzamento del livello del mare, riescono a sviluppare efficaci programmi e infrastrutture di difesa di fronte alle minacce idriche. Trovandosi nella parte del mondo in cui le risorse finanziarie sono le più alte, i Paesi Bassi si è sviluppata a partire dalla fine del XX esimo diverse tecniche di protezione secolo prima di questa grande sfida del clima. Oggi, la popolazione olandese non è più minacciata in modo permanente e diretto da inondazioni che potrebbero causare migrazioni.
Il fenomeno delle migrazioni climatiche rischia di provocare conflitti in regioni già sensibili del pianeta. Così, in Bangladesh, sono esplosi i conflitti esterni a causa dell'elevata migrazione verso l'India che aggrava la competizione per l'accaparramento di risorse già scarse. Questa competizione porta allo scoppio di tensioni etniche al confine e nell'entroterra.
L'innalzamento del mare avrà impatti diversi e non avverrà ovunque alla stessa velocità. Inoltre, con il progredire della sommersione, l'erosione e nuovi cordoni dunali possono modificare la costa. La mappatura del litorale futuro e della sua evoluzione è ancora una questione di lungimiranza e le sue incertezze.
Infine, a tutt'oggi esistono molti metodi e rappresentazioni visive del rischio di sommersione (vedi John C. Kostelnick, Dave McDermott, Rex J. Rowley, Cartographic metodi per visualizzare l'innalzamento del livello del mare); la loro accuratezza dipende da quella del modello digitale del terreno, ma non solo (in particolare si deve tener conto del riequilibrio eustatico e isostatico). Esistono siti (ad esempio Flood Maps) che calcolano online nel mondo, le aree sommerse in base all'altezza del mare secondo il DEM (modello digitale del terreno).
Tuttavia, le mappe basate semplicemente sull'altitudine (assumendo, ad esempio, che con due metri di altezza dal mare, terreni a meno di due metri sul livello del mare siano inondati) forniscono una base illustrativa, ma non sono sufficienti per valutare con precisione i rischi. La valutazione del rischio di alluvione è molto più complicata, in quanto deve tenere conto non della media, ma del livello massimo possibile del mare (tenendo conto degli effetti periodici regionali, rischio di mareggiate, ecc.), della subsidenza e dell'erosione costiera. La mappatura precisa delle aree a rischio è un prerequisito per stabilire politiche di adattamento.
In termini di politica urbanistica e infrastrutturale, esistono almeno tre tipi di politiche di adattamento: Difesa, alloggio e pensionamento. La difesa consiste nel contrastare il ritiro delle coste, come la costruzione di dighe. La sistemazione consiste nell'accettare alcune conseguenze dell'innalzamento del livello del mare, ad esempio, adattando edifici e infrastrutture per sostenere senza troppi danni, le responsabilità delle inondazioni dei Lord dovute alle mareggiate. Il ritiro è la demolizione di aree dedicate all'alluvione.
L'IPCC aggiunge altre due categorie: l' avanzata che consiste nel guadagnare territori sul mare, e l'adattamento basato sugli ecosistemi, che consiste nel ripristinare o sviluppare ecosistemi (come le barriere coralline) in grado di fornire protezione.
Politiche urbanistiche già adottateDiversi paesi (o giurisdizioni) hanno adottato politiche urbanistiche e infrastrutturali che tengono conto dell'innalzamento del livello del mare.
I rischi di sommersione marina legati alle mareggiate , rischi accresciuti dall'innalzamento del livello del mare, sono oggetto di misure di prevenzione di vario tipo. I dispositivi destinati a prevenire questo rischio possono essere raggruppati in tre categorie:
La periferia di Cotonou , in Benin , è stata oggetto di un'esperienza di protezione costiera di successo. La costruzione di dighe a spina di pesce ha ridotto l'energia delle onde. Il deposito di sabbia è tornato ad essere maggiore dell'erosione e la spiaggia, che si stava ritirando molto rapidamente, sta riprendendo a progredire.
Politiche di prelievoIl ritiro consiste nell'abbandono di terre destinate all'inondazione. Questa scelta rappresenta notevoli difficoltà umane e politiche, poiché equivale ad organizzare l'abbandono da parte degli abitanti del proprio ambiente di vita. Ci sono anche questioni legali complesse. In quasi tutti gli ordinamenti giuridici, i suoli posti sotto il mare sfuggono alla proprietà privata : così i proprietari terrieri delle aree sommerse sono esposti a veder scomparire del tutto la loro proprietà, senza indennizzo. In pratica, però, essendo il fenomeno progressivo e prevedibile, gli immobili interessati dovrebbero vedere il loro valore progressivamente deprezzarsi.
L' isola di Jean Charles , un'isola al largo della costa della Louisiana , è stata oggetto di tale strategia. L'isola è destinata a scomparire, una forte erosione locale che accelera l'effetto dell'innalzamento del livello del mare.La piccola comunità di origine amerindia che vi abitava è stata offerta nel 2016 un trasferimento in un'area interna, con un finanziamento federale. Questa operazione, la prima nel suo genere, è stata ampiamente studiata come un caso da manuale.
Diverse proposte sono state formulate in termini di geoingegneria: da un lato, quelle volte a rallentare il riscaldamento globale in generale, e dall'altro, quelle volte ad agire direttamente sul livello del mare.
Geoingegneria del climaSono state proposte molte idee per rallentare il riscaldamento globale attraverso l'intervento umano: semina degli oceani, azione sull'albedo, riflettori solari in orbita, aerosol , ecc. Per compensare l'effetto climatico del raddoppio del tasso di CO 2atmosferico, il forzante radiativo dovrebbe essere ridotto di 4 W m -2 .
Un modo per ottenere questo risultato sarebbe l'iniezione di solfati , sotto forma di aerosol , nella stratosfera , questo è il processo che è all'origine dell'inverno vulcanico successivo alle più importanti eruzioni pliniane . Gli aerosol di solfato hanno una durata di vita abbastanza breve, quindi dovrebbero essere costantemente rinnovati. Per ottenere la cifra di 4 W m -2 , dovrebbero essere rilasciate nella stratosfera da 10 a 20 milioni di tonnellate di solfati all'anno (l'equivalente dell'eruzione del Pinatubo nel 1991 ogni 1 o 2 anni. In uno scenario di moderato riscaldamento globale (RCP4.5), questo metodo potrebbe quasi arrestare l'innalzamento del livello del mare.D'altra parte, in uno scenario di riscaldamento molto forte (RCP8.5), offre solo un ritardo, di circa 80. Altri studi hanno comunque indicato ad un possibile effetto controproducente: la riduzione artificiale del soleggiamento riduce l'evaporazione e quindi le precipitazioni, che potrebbero rallentare l'accumulo di ghiaccio sulle calotte glaciali.
Un'altra proposta è quella di dispiegare specchi in orbita, al fine di ridurre la radiazione solare che raggiunge la terra. Per ottenere la stessa cifra di 4 W m -2 , sarebbe necessario mettere in orbita circa 20 milioni di tonnellate. Le iniziative di riforestazione , anche se hanno effetti positivi su altri criteri, non sembrano in grado di rallentare significativamente l'innalzamento del livello del mare.
Azione sui ghiacciaiPartendo dalla costante che una parte significativa dell'innalzamento del livello del mare previsto nei prossimi decenni proviene da un numero limitato di ghiacciai ben localizzati, diversi autori hanno proposto di intraprendere un lavoro su larga scala per rallentare il loro cracking e il loro scorrimento verso il mare, e per stabilizzare o aumentare la loro massa.
Una famiglia di proposte si basa sull'idea di aumentare l' albedo della superficie della neve o del ghiaccio, in modo da rallentarne lo scioglimento, ed eventualmente consentire un accumulo da un anno all'altro. Un piccolo esperimento è stato condotto su un lago in Minnesota nel 2016 : lo scioglimento della calotta di ghiaccio è stato rallentato da l'utilizzo di microsfere di vetro. Sulle Alpi italiane , ogni estate dal 2008 sul ghiacciaio Presena sono stati installati teloni bianchi , sia per aumentare l' albedo che per ridurre lo scambio termico con l'aria ambiente, inoltre è stato proposto di rimuovere la "superficie sporca" (detriti naturali o inquinamento ) di alcuni ghiacciai (eventualmente per realizzare argini per rallentare l'erosione eolica), o per ricoprirlo con uno strato di neve artificiale.
Un'altra strada proposta è quella di applicare il principio della semina delle nuvole sopra le aree più fredde della Groenlandia e dell'Antartide, al fine di aumentare le precipitazioni lì e quindi l'accumulo di ghiaccio, rafforzando alcuni ghiacciai. Diverse soluzioni sono state proposte per rallentare meccanicamente lo scorrimento dei ghiacciai verso il mare: costruzione di ancoraggi in cemento, utilizzo di catene o cavi d'acciaio, pareti contrapposte al distacco .
Altre proposte, infine, consistono nel mirare allo strato di acqua liquida che separa i ghiacciai dai substrati rocciosi (che consente ai ghiacciai di scivolare verso il mare), ad esempio pompando acqua attraverso un pozzo, oppure refrigerandola in loco.
Altre proposteIl Sahara ha diverse regioni sotto il livello del mare , la più importante delle quali è di gran lunga la depressione di Qattara , il cui punto più basso è a -133 m . La costruzione di un canale per riempire alcune di queste depressioni marine è un progetto proposto da decenni, principalmente per umidificare il clima locale e generare energia dalle maree . Sarebbe anche un mezzo per agire sul livello del mare, ma molto limitato: la depressione di Qattara immagazzinerebbe 1.340 km 3 di acqua, con un abbassamento del livello del mare dell'ordine di 3 mm
La regressione del Mar Caspio è stata oggetto di proposte specifiche, in particolare quella volta a deviare parte dell'acqua dal Don verso il Volga (e quindi il Caspio). È stato inoltre proposto di applicare il sequestro dell'anidride carbonica nelle aree costiere colpite da subsidenza. Questo processo avrebbe sia un ruolo globale (riduzione delle emissioni di CO 2da depositi sotterranei) e un ruolo locale: annullare o invertire il cedimento del suolo. La laguna di Venezia è un potenziale obiettivo.