L’energia solare non è l’unico determinante della temperatura atmosferica. Come notato sopra, la superficie terrestre, dopo aver assorbito la radiazione solare nella regione visibile, emette radiazioni infrarosse verso lo spazio. Diversi gas atmosferici assorbono questa radiazione di calore e la re-irradiano in tutte le direzioni, Le linee sono disegnate sul grafico che collega i punti di uguale temperatura (come le linee di contorno su una mappa), date in gradi C. La figura 2 è per dicembre fino a febbraio, che è inverno nell’emisfero nord ed estate in quello sud. Come ci si potrebbe aspettare, la temperatura più calda si trova in superficie vicino all’equatore, e scende man mano che si viaggia verso uno dei due poli e/o man mano che si aumenta l’altitudine. Sorprendentemente, tuttavia, il punto più freddo nella bassa atmosfera è alla tropopausa sopra l’equatore, che è più fredda anche delle regioni polari. Illustrazione di Hans & Cassidy. Il grafico delle temperature (Figura 3) da giugno ad agosto (inverno dell’emisfero sud, estate del nord) mostra che la temperatura equatoriale non cambia molto con le stagioni. Le medie e alte latitudini hanno sperimentato molti più cambiamenti, poiché i contorni della temperatura si sono spostati verso nord. La tropopausa sopra l’equatore è ancora estremamente fredda, superata solo dalla stratosfera sopra l’Antartide. Illustrazione di Hans & Cassidy. Per gentile concessione del Gruppo Gale.
compreso il ritorno verso la superficie. Questi cosiddetti gas serra intrappolano quindi la radiazione infrarossa nell’atmosfera, aumentandone la temperatura. Importanti gas serra sono il vapore acqueo (H2O), l’anidride carbonica (CO2) e il metano (CH4). Si stima che la temperatura della superficie terrestre sarebbe in media circa 32°C (90°F) più fredda in assenza di gas serra. Poiché questa temperatura è ben al di sotto del punto di congelamento dell’acqua, è evidente che il pianeta sarebbe molto meno ospitale per la vita in assenza dell’effetto serra.
Mentre i gas serra sono essenziali per sostenere la vita sul pianeta, di più non è necessariamente meglio. Dall’inizio della rivoluzione industriale a metà del diciannovesimo secolo, gli esseri umani hanno rilasciato quantità crescenti di anidride carbonica nell’atmosfera attraverso la combustione di combustibili fossili. Il livello di anidride carbonica misurato nell’atmosfera remota ha mostrato un aumento continuo da quando la registrazione è iniziata nel 1958. Se questo aumento si traduce in un analogo aumento della temperatura atmosferica, i risultati sarebbero davvero terribili: lo scioglimento delle calotte polari e l’ingrossamento dei mari, con la conseguente copertura delle città costiere da parte dell’oceano; cambiamenti radicali del clima, che condannano piante e animali che non riescono ad adattarsi abbastanza velocemente; e cambiamenti imprevedibili nei modelli di vento e tempo, che pongono sfide significative all’agricoltura. Il problema nel prevedere i cambiamenti che l’aumento dei gas serra può portare è che il clima della Terra è un sistema molto complicato e interconnesso. L’interazione tra l’atmosfera, gli oceani, i continenti e le calotte di ghiaccio non è completamente compresa. Mentre si sa che parte dell’anidride carbonica emessa viene assorbita dagli oceani e alla fine si deposita come roccia carbonatica (come il calcare), non sappiamo se questo è un processo costante o se può tenere il passo con le nostre continue emissioni. I modelli al computer progettati per imitare il clima della Terra devono fare molte approssimazioni. Tuttavia, i calcoli di questi modelli non perfetti suggeriscono che un raddoppio dei livelli di anidride carbonica significherebbe un aumento delle temperature medie della superficie dell’emisfero nord di 39-43°F (4-6°C). Anche se questo può non sembrare molto, si noti che durante l’ultima era glaciale, quando grandi lastre di ghiaccio coprivano gran parte dell’emisfero settentrionale, la temperatura media della Terra era solo 41°F (5°C) sotto i livelli attuali.