1. Atmosfera atmòs = vapore

2. Senza atmosfera il cielo apparirebbe nero, E il sole sarebbe visibile come un disco brillante più grande delle altre stelle, semplicemente perché più vicino

3. Composizione dell’aria attuale Anidride carbonica 0.03% Ossigeno 21% Azoto 79% Temperatura media 13 °C Composizione dell’aria prima della comparsa della vita Anidride carbonica 98% Metano 1% Altri gas 1% Temperatura 290 °C

6. strato limite planetario: Secondo alcuni  1500 Km (dove non è più possibile distinguere tra gas dell’atmosfera terrestre e gas interplanetari) Secondo altri  magnetopausa (64 000 km)

7. Lo studio della atmosfera Tra i 35 i 160 Km le quote sono troppo alte per i palloni e le sonde e troppo basse per i satelliti

9. La pressione si riduce di 1/10 ogni 20 Km

12. Gradiente termico verticale medio - 0,65°C ogni 100m Ai suoi limiti superiori la temperatura scende sino a circa -50 °C. I movimenti verticali e orizzontali delle masse d’aria sono legati alla rotazione terrestre e alle disomogenee distribuzioni di P e T tropopausa

17. Nella mesosfera, all’alba o al tramonto, è possibile osservare le nubi nottilucenti formate da sottili aghetti di ghiaccio Nubi nottilucenti Visibili in estate al crepuscolo

20. la porzione più esterna della mesosfera e la termosfera costituiscono la Sfruttando le proprietà della ionosfera Marconi effettuò la prima trasmissione transatlantica nel 12 dicembre 1901. Nella stazione ricevente di St. John, a Terranova , Marconi ricevette in cuffia un triplice segnale - la lettera 'S' dell'alfabeto Morse composta da tre punti - emesso dalla stazione trasmittente posta a Poldhu, in Cornovaglia. Terranova Cornovaglia. Ionosfera (60-500 km)

23. Strato D riflette le onde lunghe fino a 3 MHz: fra i 60 e gli 80 km . Gli ioni e gli elettroni si ricombinano velocemente e pertanto l'effetto netto della ionizzazione è piuttosto basso, di notte è praticamente nullo. Strato E onde medie fino ai 10 MHz. 90 - 120 km . Il gas ionizzato è l'O 2 . La velocità di ricombinazione è minore rispetto allo strato D, e di notte permane una debole ionizzazione. Strato Es onde corte fino a 200 MHz É uno strato sporadico, che compare talvolta alla quota di 100 km, per brevi intervalli di tempo (da pochi minuti a qualche ora) . Strato F onde cortissime fra i 130 e i 500 km e. Il gas ionizzato è l'ossigeno atomico (O). Durante il dì lo strato F si divide in due ulteriori sottostrati, F1 200-250Km(interno) ed F2 400-500Km(esterno), nei quali la ionizzazione assume proprietà differenti.

29. L’Ozono nell’Atmosfera Terrestre

30. ozonosfera Ozonosfera: tra i 10 e i 50 Km di altezza con un massimo intorno a 25 Km Nella stratosfera è presente l’ ozonosfera

31. Distribuzione verticale di O 3 in atmosfera Ozono stratosferico Costituisce il 90% dell’O 3 dell’atmosfera terrestre Ozono troposferico Costituisce il 10% dell’O 3 dell’atmosfera terrestre REGIONE POLARE MEDIE LATITUDINI TROPICI

33. Importanza dell’ozono nell’atmosfera terrestre Effetto di schermo della radiazione solare nell’ultravioletto – l’ozono agisce da filtro sulla radiazione solare impedendo alla sue componenti con più alta energia, biologicamente dannose, di raggiungere la superficie terrestre. Influenza sull’effetto serra – l’ozono si comporta come un gas-serra ed influenza il bilancio radiativo terrestre. Alterazioni nella sua distribuzione contribuiscono, di conseguenza, ai cambiamenti climatici a livello globale Ozono troposferico e smog foto-chimico – Le sorgenti di ozono troposferico sono sia naturali sia legate all’attività umana: l’ozono in prossimità della superficie, ha un significativo impatto in termini di qualità dell’aria.

36. Unità Dobson colonna atmosferica Colonna totale numero totale di molecole di un costituente in una colonna di sezione unitaria che va dalla superficie terrestre alla sommità dell’atmosfera U D Unità DOBSON spessore in centesimi di millimetro(1/100)mm che avrebbe lo strato se tutto l'ozono fosse compresso a temperatura e pressione normali (a 0º C e ad 1 atmosfera di pressione ( 1013.25 millibar). Se tutto l’ozono stratosferico fosse portato alla pressione di 1 atm il suo spessore sarebbe di 3 mm = 300 U D

37. DOBSON UNIT 200 300 400 Esiste un forte ciclo stagionale dell’ozono alle medie ed alte latitudini, con un massimo di O 3 colonnare alle alte latitudini al termine della notte polare (inizio primavera). Total Column – 1979 Average Variazioni nella colonna totale di O 3 si osservano principalmente al variare della latitudine: la colonna totale di ozono in genere aumenta spostandosi dall’equatore verso le regioni polari.

38. Valore medio per il mese di ottobre della quantità di ozono sull'Antartide dal 1981 al 1991, in unità Dobson (DU). Notate le notevoli riduzioni, fino al 55%, nell’87, 89, 90, 91, con punte fino al 95% fra i 13 e i 21 km di quota.

39. 2006

40.  formazione di un vortice polare, durante l'inverno, che porta all'isolamento dell'aria al suo interno rispetto a quella delle medie latitudini;  forte abbassamento della temperatura all'interno del vortice tale da consentire la formazione delle nubi polari stratosferiche ;  ritorno della luce solare all’inizio della primavera, sviluppo di reazioni sulla superficie delle nubi polari stratosferiche e conversione di specie di cloro inattive in specie attive; Le condizioni per lo sviluppo del buco nell’ozonosfera sono:  innesco del ciclo catalitico di distruzione dell'ozono; il processo è a questo punto rapidissimo e progressivo per i successivi due mesi .

41. Nubi Stratosferiche Polari Le Nubi Stratosferiche Polari ( PSC , Polar Stratospheric Clouds) si formano a quote comprese tra i 20 e i 30 km, a temperature sufficientemente basse, da consentire la condensazione in particelle di acido nitrico e ghiaccio , nonostante le condizioni di bassissima umidità della stratosfera. Le PSC giocano un ruolo fondamentale nel fenomeno della deplezione del’ozono stratosferico, in quanto forniscono la superficie sulla quale possono avere luogo le reazioni che liberano i radicali attivi del Cloro e del Bromo

42. Gli U.V. C, una parte dei B e una parte degli A

43. Si calcola che la produzione di fitoplancton antartico si sia ridotta del 6-12% Conseguenze su tutta la catena alimentare Riduzione nella fissazione della CO 2 ( ≃ 5 Gigatonellate

44. a) Cl + O 3 --------> Cl O + O 2 b) Cl O + O --------> Cl + O 2

47. Strumentazione e tecniche per la misura dell’ozono stratosferico

48. La missione ENVISAT (ENVIronment SATellite) ENVISAT è il più grande satellite per l’osservazione terrestre mai realizzato per effettuare rilevamenti dell’atmosfera, degli oceani, della Terra e delle calotte polari. Lanciato dalla base ESA di Kourou il 1 marzo 2002 su orbita polare elio-sincrona Ospita un carico utile di 10 strumenti, tre dei quali sono dedicati allo studio della chimica dell’atmosfera.

49. La radiazione solare e il bilancio termico

53. CO 2 , NOx, vapore acqueo, gas serra formano uno schermo Raggi solari Superficie terrestre Effetto serra Radiazioni infrarosse

55. Radiazione Solare : energia emessa continuamente dal Sole pari a 1,73x10 17 J/sec. Costante solare ( 1366 W/m² ): quantità di energia che in un secondo raggiunge, al limite superiore dell’atmosfera, una superficie di 1 m 2 , orientata perpendicolarmente alla radiazione solare TERRA Riceve energia dal sole, la assorbe e la converte in calore L’energia solare giunge alla Terra sotto forma di onde corte  luce Anche la Terra emette Energia, ma sotto forma di onde lunghe  infrarossi Radiazione Terrestre Il divario fra la radiazione Solare che entra e la radiazione terrestre che esce costituisce il Bilancio Radiativo

57. Cause esterne di variazione dell’energia entrante (cause astronomiche) Variazioni galattiche Rotazione della nostra galassia = 303 milioni di anni, Cambiamenti climatici, periodicità: 200 e 500 milioni di anni. Obliquità orbitale Inclinazione asse terrestre = 23.4° (osclillazione da 22° a 24.5°). Eccentricità dell’orbita terrestre Da quasi circolare a ellittica: la differenza energia solare entrante 30%. Cambiamenti climatici, periodicità: 96.000 anni e 413.000 anni

58. Cause esterne di variazione dell’energia entrante (cause astronomiche) Precessione degli equinozi La precessione ha due componeti con periodicità 19 mila e 22 mila anni. Cambiamenti climatici ogni 22 mila anni circa..

59. Cause esterne di variazione dell’energia entrante (attività solare ) Oscillazioni solari Ciclo solare: 11 anni. Ciclo magnetico solare: ogni 22 anni circa Costante solare Variazioni con le macchie solari: + o - 0,07% entrante, 0,008% termico atmosfera

60. Cause interne di variazione dell’energia uscente (geomorfologiche) Orogenesi L’orogenesi modifica la circolazione delle correnti aeree, l’albedo della superficie terrestre ed i meccanismi di feedback climatici. Epirogenesi Il processo che origina la tettonica a placche. Tali movimenti modificano l’albedo planetaria, la circolazione oceanica, ed il trasporto di calore dall’equatore ai poli. Vulcanismo Le grandi emissioni vulcaniche di polveri ed aerosol riducono l’intensità della radiazione solare incidente e provocano un raffreddamento terrestre. Le grandi emissioni vulcaniche di gas serra ne provocano, invece, un riscaldamento, che spesso è controbilanciato dal raffreddamento concomitante prodotto degli alti gas emessi.

61. Cause interne di variazione dell’energia uscente (fluidodinamiche e chimico-fisiche) Variazione della circolazione oceanica Gli oceani sono un immenso serbatoio di energia: di conseguenza se cambia la circolazione oceanica, cambia anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima. Variazioni della composizione dell’atmosfera La composizione dell’atmosfera regola la trasmissione, diffusione ed assorbimento sia della radiazione solare incidente, sia della radiazione emessa dalla terra verso lo spazio. Se cambia la composizione dell’atmosfera, cambia anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima.

62. Cause complessive dei cambiamenti climatici Il clima può cambiare su differenti scale di tempo che variano da pochi anni a molte centinaia di milioni di anni, a causa di: - fattori forzanti esterni, prevalentemente periodici (cause di origine astronomica - Milankovitch); - fattori forzanti interni, prevalentemente aperiodici (cause di origine terrestre); - fattori forzanti non lineari e feedback, prevalentemente casuali , derivanti da instabilità del sistema in relazione a sinergie dei fattori precedenti; - - FATTORI FORZANTI UMANI, a partire da 8000 anni fa, ma soprattutto a partire dal 1850.

63. Immagini in falsi colori, della stessa area di foresta pluviale amazzonica. La foresta è colorata di rosso, mentre le aree deforestate, le strade, case e fattorie sono colorate di blu. CAUSE ANTROPICHE Gilberto Câmara -Director for Earth Observation, National Institute for Space Research, Courtesy: INPE/OBT 1973 1991 1999

64. E’ cambiato il bilancio energetico del sistema climatico negli ultimi 200 anni? Perché? Le corrispondenti variazioni degli indicatori del sistema climatico sono coerenti?

65. La prima persona che previde l’eventualità che l’emissione di anidride carbonica delle combustioni avrebbe potuto causare un surriscaldamento del pianeta fù “ARREHENIUS (1859-1927). Non dimentichiamo che alla presentazione della tesi di laurea volevano bocciarlo, ma poi lo promossero con il minimo dei voti per l’ottimo curriculum che aveva. Nel 1896 pubblicò un articolo intitolato “L’influenza dell’ anidride carbonica dell’aria sulla temperatura del suolo” Ignorato successivamente sia come problema di interesse scientifico sia come fonte di preoccupazione per le possibili influenze su clima della terra

67. Conferenze 1992: Conferenza mondiale sull’Ambiente di Rio de Janeiro. Per quell’occasione e in meno di 15 mesi, 150 Paesi si misero d’accordo sul testo della Convenzione la Convenzione sui cambiamenti climatici viene firmata da 154 Stati (più la Comunità Europea) a Rio de Janeiro. 1994 : la Convenzione entra in vigore. Con essa tutti i Paesi in via di sviluppo cominciano ad inviare i dati in loro possesso sui mutamenti climatici nazionali. Le decisioni sui primi interventi concreti sono state prese a Kyoto nel Dicembre 1997 . In questa sede si stila il Protocollo (detto di Kyoto) d’attuazione della Convenzione sul clima.

70. Effetto serra e gas climalteranti CO 2 CFC CH 4 N 2 O 21 GWP 5000 GWP 8500GWP GWP = rapporto tra il riscaldamento globale causato in 100 anni da una sostanza e e il riscaldamento provocato da una uguale quantità di CO 2 1 GWP 350 360 340 330 320 310 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 Concentrazione di CO 2 270 310 350 1978 1994 1.5 1.65 1.6 1.55 1978 1985 290 320 300 310 1979 1986

71. Emissioni di CO 2 dall’uso di combustibili fossili Source: World Resources Institute, CAIT Gt CO2

72. Come è stato modificato il ciclo del carbonio IPCC

73. Ciclo del carbonio Emissioni industriali Agricoltura Oceano Vegetali

75. Il contributo di CO2 della motorizzazione 1kg di benzina= 2kg di CO 2 1000kg di benzina= 2t di CO 2 su scala globale CIRCA IL 20%DELLE EMISSIONI

78. 1960-1990 Periodo di riferimento + 0.7 °C 1990-2005 Temperatura media annua +0.43°C 1880-1960 Temperatura media annua – 0.27 °C

82. El Niño" ( Il Bambinello ) è stato chiamato così dai pescatori delle coste orientali dell'America Centrale riferendosi alle correnti calde che invadono le loro acque costiere durante il periodo di Natale. Questo evento climatico riduce la pescosità delle acque costiere e provoca severe condizioni climatiche in tutto il mondo. .

83. In un anno normale gli alisei soffiano verso ovest e spingono le acque superficiali calde verso l'Australia e la Nuova Guinea. Mentre queste acque calde si accumulano nei settori occidentali dell'Oceano Pacifico, acque fredde e ricche di sostanze nutritive risalgono lungo la costa occidentale dell'America Meridionale favorendo la crescita delle popolazioni di pesci

85. siccità

87. Aumento eventi estremi in Italia

88. + 60% di incremento di ricoveri Impatto sul disagio nella popolazione anziana Estate 2003 (Maschi <65 anni) Osp. Careggi Firenze 1998-2000

91. (definizione secondo la legislazione italiana: DPCM n. 145 del 28/5/1983) “ Ogni modificazione della composizione o stato fisico dell’aria atmosferica dovuta alla presenza di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’aria, da costituire pericolo, ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’uomo, da compromettere le attività ricreative e gli altri usi legittimi dell’ambiente, da alterare le risorse biologiche e gli ecosistemi ed i beni materiali pubblici e privati”. Inquinamento atmosferico

93. PRINCIPALI FONTI DI INQUINAMENTO ATMOSFERICO Fonti di inquinamento atmosferico fisse mobili Impianti industriali Centrali elettriche Impianti riscaldamento Automezzi Aerei Navi e natanti

94. Inversioni di temperatura NESSUNA INVERSIONE INVERSIONE DI TEMPERATURA

96. biossido di zolfo viene facilmente assorbito dalle mucose del naso e del tratto superiore dell’apparato respiratorio A basse concentrazioni gli effetti del biossido di zolfo sono principalmente legati a patologie dell’apparato respiratorio come bronchiti, asma e tracheiti e ad irritazioni della pelle, degli occhi e delle mucose . Concentrazioni maggiori di 5 g/mc producono asfissia tossica con morte per collasso cardiocircolatorio.

101. Deposizione dei PM nell’albero respiratorio Fino a 10 μ : deposizione alte vie respiratorie (Naso, bocca, gola) Tra 2,5 e 10 μ : bronchi <2,5 μ : bronchioli e alveoli polmonari IMPATTO SULLA SALUTE Gli effetti sull’uomo dipendono dalla natura delle particelle e dal luogo di deposizione nell’albero respiratorio. Determinano un incremento della mortalità e dei ricoveri ospedalieri per malattie cardiache e respiratorie, in particolare negli anziani, bambini, portatori di patologie cardiopolmonari, asma e malattie infettive respiratorie.

103. Tra i combustibili per autotrazione il metano non genera particelle ultrafini, mentre gasolio e biodisel (miscela di gasolio e olio vegetale) producono il 20% del particolato totale.

104. CENTRALINE DI MISURA Centraline installate in Emilia-Romagna La caratteristica principale degli analizzatori degli inquinanti atmosferici è quella di determinare, in modo automatico e continuo sulle 24 ore, la misura della sostanza in esame, con elevata sensibilità, anche quando presente in basse concentrazioni

106. VALORI LIMITE 125  g/m 3 da non superare più di 3 volte in un anno 24 ore Valore limite di 24 ore per la protezione della salute umana 350  g/m 3 da non superare più di 24 volte in un anno 1 ora Valore limite orario per la protezione della salute umana Valore limite Periodo di mediazione SO 2 40  g/m 3 per NO 2 30  g/m3 per NO x 1 anno Valore limite annuale per la protezione della salute umana 200  g/m 3 Da non superare più di 18 volte per un anno civile 1 ora Valore limite orario per la protezione della salute umana Valore limite Periodo di mediazione NOx

107. VALORI LIMITE 40  g/m 3 1 anno Valore annuale per la protezione della salute umana 50  g/m 3 da non superare più di 35 volte in un anno 24 ore Valore limite di 24 ore per la protezione della salute umana Valore limite Periodo di mediazione PM10

109. SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 La pioggia è normalmente acida per la presenza della CO 2 +H 2 O = H 2 CO 3 PH=5,6 NOx + H 2 O = HNO 3 ACIDIFICAZIONE DEL SUOLO NOx CO 2 SO 2 Piante colpite dalle piogge acide

111. PIOGGE ACIDE Nel Nord America e nel Nord Europa , a causa di questo fenomeno si è avuta una riduzione delle foreste . Ogni anno sul suolo svedese cadono, con la pioggia, migliaia di tonnellate di zolfo; più della metà dei boschi tedeschi e inglesi è gravemente malata; in Italia le piogge acide hanno già danneggiato il 10% del patrimonio boschivo. riescono a corrodere il calcare dei monumenti, e sono sono dannose per le piante sia in modo diretto che attraverso l ’acidificazione del suolo .

112. SMOG FOTOCHIMICO Lo smog fotochimico si verifica nelle giornate con particolari condizioni meteorologiche climatiche e con forte insolazione. Gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (VOC), in atmosfera vanno incontro ad un complesso sistema di reazioni fotochimiche indotte dalla luce ultravioletta presente nei raggi del sole. Il tutto porta alla formazione di: Ozono ( O 3 ) Perossiacetil nitrato ( PAN ) Perossibenzoil nitrato ( PBN ) Aldeidi e centinaia di altre sostanze Lo smog fotochimico è facilmente individuabile per il suo caratteristico colore che va dal giallo-arancio al marroncino, per il fatto che nell’aria sono presenti grandi quantità di biossido d’azoto . Il termine smog deriva da: SMOKE (fumo) e FOG (nebbia), A Londra tra il 4 e il 9 dicembre 1952 lo smog provocò la morte di 4000 persone.

113. CONDIZIONI AMBIENTALI Perché si manifesti lo smog fotochimico devono verificarsi precise condizioni ambientali che comprendono:  La presenza della LUCE SOLARE  Una temperatura di ALMENO 18° C, necessaria perché molte delle reazioni del processo di formazione dello smog fotochimica richiedono specifiche energie di attivazione.  La presenza di COMPOSTI ORGANICI VOLATILI (VOC).  La presenza di OSSIDI DI AZOTO. LA FORMAZIONE

114. Asian Brown Cloud Mix di ceneri, particolato (nano-micro) vapore, smog fotochimico, inquinanti gassosi acidi, vapore d’acqua. Derivante dalle emissioni ndustriali, da gas di scarico veicolare, e combustioni a bassa tecnologia

118. indagine nazionale sulla esposizione al radon nelle abitazioni. Il valore della concentrazione media è risultato: 70 Bq/m 3 Valore relativamente elevato rispetto alla media mondiale valutata intorno a 40 Bq/m 3 e a quella europea di circa 59 Bq/m 3 .

120. Asbestosi le fibre di amianto provocano una cicatrizzazione (fibrosi) del tessuto polmonare; ne conseguono irrigidimento e perdita della capacità funzionale. Le fibre di asbesto arrivano agli alveoli polmonari. La pericolosità delle fibre di asbesto è legata al diametro molto piccolo e a una lunghezza superiore a cinque millesimi di millimetro. Una parte dell'asbesto non riesce ad essere espulsa e resta negli alveoli dove provoca una irritazione (alveolite): sembra che questo sia il primo passo per l'instaurarsi di lesioni cicatriziali. La malattia insorge dopo un periodo di latenza di molti anni Nel corso degli anni si può giungere a quadri di insufficienza respiratoria gravissimi e infine mortali Non esiste una terapia specifica