Cambiamenti Climatici

L’insegnamento affronta i fondamenti scientifici del cambiamento climatico, considerando il funzionamento del sistema climatico, le cause della variabilità naturale e del cambiamento climatico antropogenico, le evidenze osservative e paleoclimatiche, gli impatti attuali e futuri e le principali strategie di mitigazione e adattamento. Una parte del corso è inoltre dedicata allo sviluppo storico della climatologia, al ruolo delle istituzioni scientifiche e della governance internazionale e alla valutazione critica delle informazioni relative al cambiamento climatico.

Storia della climatologia e sviluppo della scienza del clima
Origine ed evoluzione del concetto di clima. Sviluppo storico della climatologia e della comprensione dei meccanismi responsabili delle variazioni climatiche. Evoluzione delle osservazioni e delle principali teorie sul funzionamento del sistema climatico. Il corso ricostruisce esplicitamente lo sviluppo storico della disciplina, dalle prime concezioni del clima alla moderna scienza climatica.

Scienza del clima, istituzioni e governance internazionale
Principali organismi internazionali coinvolti nello studio e nella gestione del cambiamento climatico. Ruolo, organizzazione e funzionamento dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Rapporti di valutazione e comunicazione dell’incertezza scientifica. Sviluppo della governance climatica internazionale: UNFCCC, Conferenze delle Parti (COP), Protocollo di Kyoto e Accordo di Parigi. Principali strumenti e problematiche delle politiche climatiche internazionali.

Scetticismo scientifico, negazionismo e comunicazione del cambiamento climatico
Distinzione tra scetticismo scientifico e negazionismo climatico. Consenso scientifico sul cambiamento climatico antropogenico. Principali forme e strategie della disinformazione climatica. Analisi critica delle argomentazioni utilizzate nel dibattito pubblico e del rapporto tra evidenze scientifiche, comunicazione e decisioni politiche.

Il sistema climatico e il bilancio energetico terrestre
Componenti del sistema climatico: atmosfera, idrosfera, criosfera, biosfera e litosfera e loro reciproche interazioni. Concetti di equilibrio e stato stazionario. Bilancio radiativo globale della Terra. Distribuzione spaziale dell’energia e ruolo della circolazione atmosferica e oceanica nella redistribuzione del calore. Squilibrio energetico terrestre e sua relazione con il riscaldamento globale.

Forcing radiativo e cause del cambiamento climatico
Concetto di forcing radiativo e forcing radiativo efficace. Principali forcing naturali e antropogenici. Effetto serra e ruolo dei principali gas serra, con particolare riferimento a anidride carbonica, metano, protossido di azoto e ozono. Aerosol atmosferici e loro effetti diretti e indiretti. Cambiamenti di uso e copertura del suolo. Confronto tra i diversi forcing e relative incertezze.

Sensibilità climatica e meccanismi di feedback
Relazione tra forcing radiativo e risposta termica del sistema climatico. Concetto di sensibilità climatica. Feedback positivi e negativi. Risposta di Planck, feedback del vapore acqueo, ghiaccio-albedo, nubi e altri principali meccanismi di retroazione. Ruolo dei feedback nell’amplificare o attenuare la risposta del clima alle perturbazioni.

Variabilità climatica naturale e paleoclima
Variabilità climatica alle diverse scale temporali. Ruolo dell’attività solare, delle eruzioni vulcaniche e delle variazioni orbitali. Cicli di Milanković e glaciazioni quaternarie. Principali archivi e proxy paleoclimatici. Carote di ghiaccio e utilizzo degli isotopi stabili nella ricostruzione delle temperature del passato. Cicli glaciali-interglaciali e relazione tra temperatura e CO₂. Confronto tra le variazioni climatiche naturali del passato e il cambiamento climatico contemporaneo. Il dibattito sull’Antropocene.

Atmosfera, oceani ed eventi estremi
Risposta della circolazione atmosferica e oceanica al riscaldamento globale. Interazioni atmosfera-oceano e modificazioni dei principali pattern di circolazione. Effetti del cambiamento climatico sulla distribuzione, intensità, durata e frequenza degli eventi estremi. Ondate di calore terrestri e marine, siccità, precipitazioni intense e fenomeni meteorologici persistenti.

Criосfera e cambiamento climatico
Principali componenti della criosfera: neve, ghiaccio marino, ghiacciai, calotte glaciali e permafrost. Dinamica dei ghiacciai e bilancio di massa. Risposta delle differenti componenti della criosfera al riscaldamento globale e principali meccanismi di retroazione tra ghiaccio e clima.

Variazioni del livello del mare
Cause delle variazioni globali e regionali del livello marino. Espansione termica degli oceani e contributo di ghiacciai e calotte glaciali. Variazioni relative del livello marino e fattori regionali. Osservazioni recenti e proiezioni future. Impatti ambientali e socioeconomici dell’innalzamento del livello del mare. Le lezioni collegano esplicitamente il riscaldamento oceanico e la perdita di ghiaccio continentale all’attuale innalzamento del livello marino.

Tipping points e cambiamenti irreversibili
Concetto di tipping point nel sistema climatico e distinzione rispetto al concetto di irreversibilità. Principali elementi del sistema climatico potenzialmente soggetti a transizioni critiche, con particolare riferimento alle calotte glaciali, alla criosfera e alla circolazione oceanica. Possibili conseguenze di cambiamenti rapidi e autoalimentati.

Modelli, scenari e clima futuro
Principi generali della modellistica climatica. Utilizzo dei modelli per comprendere le cause del cambiamento climatico e produrre proiezioni future. Representative Concentration Pathways (RCP) e Shared Socioeconomic Pathways (SSP). Relazione tra sviluppo socioeconomico, emissioni, forcing radiativo e cambiamento climatico. Scenari climatici del XXI secolo e principali fonti di incertezza.

Impatti, mitigazione e adattamento
Principali impatti del cambiamento climatico sui sistemi naturali e antropici. Vulnerabilità e rischio climatico. Strategie di mitigazione e adattamento e loro complementarità. Riduzione delle emissioni, decarbonizzazione, transizione energetica, aumento degli assorbimenti di carbonio e tecnologie per la rimozione della CO₂. Strategie di adattamento e aumento della resilienza. Aspetti economici e sociali della transizione climatica, disuguaglianze nella vulnerabilità e giustizia climatica.

È richiesta la conoscenza dei principali concetti di Geografia Fisica necessari alla comprensione del sistema climatico, con particolare riferimento al bilancio energetico terrestre, all’atmosfera, alla circolazione atmosferica e oceanica, alla variabilità climatica e alla criosfera.

Per gli studenti del Corso di Laurea in Scienze Geologiche, l’insegnamento Geografia Fisica e Laboratorio deve essere superato prima di sostenere l’esame di Cambiamenti Climatici, secondo quanto previsto dal Regolamento didattico del Corso di Studio.

Per gli studenti del Corso di Laurea in Scienze della Natura e dell’Ambiente, è richiesta la conoscenza dei contenuti del modulo Geografia Fisica e Laboratorio dell’insegnamento integrato Introduzione alla Geologia e Geografia Fisica, che costituiscono la preparazione di base necessaria per affrontare il corso.

Le presentazioni utilizzate durante le lezioni costituiscono il principale materiale didattico del corso. Il docente fornisce inoltre articoli scientifici, rapporti e altri materiali di approfondimento aggiornati relativi agli argomenti trattati.

Il materiale didattico fornito dal docente è sufficiente per la preparazione dell’esame. Eventuali ulteriori riferimenti bibliografici vengono indicati durante il corso per l’approfondimento di specifici temi.

Pdf e fotocopie di pubblicazioni specialistiche recenti fornite dal docente, slide delle lezioni.

L’insegnamento, pari a 6 CFU, si svolge nel secondo semestre e comprende 48 ore di lezioni in aula.

Le lezioni sono svolte con il supporto di presentazioni multimediali e di materiale tratto dalla letteratura scientifica, da osservazioni climatiche, ricostruzioni paleoclimatiche, risultati di modelli e rapporti dei principali organismi scientifici internazionali. Durante le lezioni gli studenti sono incoraggiati a intervenire con domande, commenti e discussioni sui temi affrontati.

L’insegnamento segue una progressione che parte dallo sviluppo storico della climatologia e dal quadro scientifico e istituzionale del cambiamento climatico, per affrontare successivamente il funzionamento fisico del sistema climatico, il bilancio energetico terrestre, i forcing e i feedback. Tali concetti vengono quindi applicati all’interpretazione della variabilità climatica naturale e del paleoclima, alla risposta dell’atmosfera, degli oceani e della criosfera al riscaldamento globale e, infine, agli scenari climatici futuri, agli impatti e alle strategie di mitigazione e adattamento.

Particolare attenzione è dedicata alla lettura critica delle evidenze scientifiche e alla capacità di mettere in relazione processi che agiscono su componenti e scale temporali differenti del sistema climatico. Le lezioni prevedono quindi anche la discussione guidata di grafici, dati, risultati scientifici e casi di studio, allo scopo di favorire una partecipazione attiva e un approccio non esclusivamente mnemonico ai contenuti del corso.

La frequenza è obbligatoria. Per l’ammissione all’esame è richiesta la partecipazione ad almeno due terzi delle lezioni previste. Le modalità di verifica della frequenza saranno comunicate dal docente all’inizio del corso.

Eventuali eccezioni o deroghe sono disciplinate dai Regolamenti dei rispettivi Corsi di Studio e dagli organi didattici competenti.

Userei due terzi, e non 50%, perché per gli studenti di Scienze della Natura e dell’Ambiente il regolamento stabilisce esplicitamente che la frequenza è obbligatoria per tutti gli insegnamenti e richiede almeno i due terzi delle attività previste. Per Geologia, invece, il regolamento lascia al docente la definizione delle modalità di verifica della frequenza, quindi la stessa soglia dei due terzi può essere adottata senza problemi.

Essendo Cambiamenti Climatici costituito solo da lezioni frontali, qui preferisco “due terzi delle lezioni previste” rispetto alla formula più generale usata per Geografia Fisica.

La valutazione del profitto avviene mediante un esame orale, finalizzato a verificare la conoscenza e la comprensione dei contenuti del corso, la capacità di mettere in relazione i diversi processi che caratterizzano il sistema climatico e l’autonomia nell’interpretazione delle evidenze scientifiche. L’esame è articolato in due parti.

Approfondimento individuale
Lo studente presenta per circa 5–10 minuti un breve approfondimento sviluppato autonomamente su un argomento relativo al cambiamento climatico, pertinente ai contenuti dell’insegnamento e concordato preventivamente con il docente.

La presentazione è finalizzata a verificare la capacità dello studente di approfondire autonomamente un tema, selezionare e organizzare informazioni scientifiche pertinenti, collegare l’argomento scelto ai contenuti affrontati durante il corso e comunicarlo in maniera chiara, sintetica e scientificamente appropriata.

Colloquio sui contenuti del corso
La presentazione è seguita da un colloquio della durata indicativa di 15–20 minuti, durante il quale lo studente risponde a domande relative agli argomenti affrontati durante le lezioni. Il colloquio è finalizzato a verificare la conoscenza e la comprensione dei principali processi climatici e, in particolare, la capacità di stabilire relazioni tra le diverse componenti del sistema climatico, distinguere cause naturali e antropogeniche delle variazioni climatiche e interpretare criticamente evidenze, scenari e conseguenze del cambiamento climatico.

Criteri di valutazione e determinazione del voto finale
Il voto finale, espresso in trentesimi, deriva da una valutazione complessiva delle due parti dell’esame. La valutazione tiene conto:
- della correttezza e completezza delle conoscenze;
- della capacità di comprendere e mettere in relazione processi, forcing e feedback del sistema climatico;
- della capacità di utilizzare evidenze scientifiche per formulare interpretazioni motivate;
- dell’autonomia dimostrata nell’approfondimento individuale e nella discussione di argomenti non affrontati esclusivamente in forma mnemonica;
- della capacità di integrare aspetti fisici, ambientali e socioeconomici del cambiamento climatico;
- della chiarezza espositiva e dell’appropriatezza della terminologia scientifica.

Per conseguire la sufficienza è necessario dimostrare una conoscenza adeguata dei concetti fondamentali del corso e la capacità di descrivere correttamente le principali relazioni causali che regolano il sistema climatico. Valutazioni più elevate richiedono progressivamente maggiore completezza delle conoscenze, capacità di collegare autonomamente argomenti differenti, interpretazione critica delle evidenze scientifiche e capacità di discutere con chiarezza e autonomia problemi complessi relativi al cambiamento climatico.

Nel loro insieme, le due parti dell’esame consentono di verificare conoscenza e capacità di comprensione, capacità di applicare conoscenza e comprensione, autonomia di giudizio, abilità comunicative e capacità di apprendimento.