Criteri di progettazione per adattare le infrastrutture stradali alla nuova situazione climatica

Da cosa è composta l'atmosfera

L’atmosfera è un insieme di gas che circondano la Terra e il cui peso esercita una pressione variabile in relazione all’altitudine, alla temperatura e alla latitudine
Il valore della pressione atmosferica terrestre al livello del mare, a 0 °C di temperatura e a 45° di latitudine è pari a 1 atm = 1,0332275 kgf/cm².

Un modo per definire la pressione è l'altezza di una colonna di fluido che esercita tale pressione alla sua base. L’altezza della colonna di mercurio che esercita la pressione di 1 atm alla sua base è pari a 760 mm.
La NASA ha compilato i valori medi della pressione atmosferica per tutte le parti del mondo. A basse quote, l’aria (la parte di atmosfera più vicina alla superficie terrestre) è più densa e pesante. Alle alte quote è più rarefatta, e quindi più leggera.
Nella Tab. 1 sono indicati:

• l’insieme dei gas che compongono l’atmosfera con relativa concentrazione volumetrica in % e massa molecolare in kg/kmol. Si precisa che la massa molecolare è la somma di tutte la masse atomiche degli elementi costituenti la molecola del gas. Ad esempio l’Azoto N2, la cui massa atomica è 14,0067 ha massa molecolare costituita da due atomi di azoto ossia 14,0067x2 = 28,0134 kg/kmol;
• i valori indicativi della pressione, in % di una atmosfera, in funzione dell'altitudine (ad. es a 1000 m il valore della pressione è 0,886 atm).

Le osservazioni delle condizioni meteorologiche dell’atmosfera, di breve durata, fino ad un massimo di qualche giorno, relativamente a temperatura, umidità e pressione atmosferica, con variabilità o stabilità da un giorno all’altro, costituiscono l’andamento del tempo meteorologico.

Quando la temperatura dell’atmosfera è elevata, l’aria è più leggera. Le masse d’aria leggera tendono a salire, quelle d’aria pesante tendono a scendere. Questi spostamenti di masse d’aria formano i venti.
La superficie sferica della Terra viene investita dai raggi solari di diversa angolatura a seconda della latitudine. Alle basse latitudini, cioè nella fascia equatoriale, si hanno temperature elevate perché i raggi arrivano più diretti, essendo perpendicolari alla superficie della Terra. Ai poli invece le temperature sono molto basse, perché i raggi inclinati si disperdono su una superficie maggiore.

Maggiore è la temperatura, più elevata risulta l’evaporazione delle acque e quindi il tasso di umidità presente nell’atmosfera. L’alta presenza di umidità nell’atmosfera favorisce le precipitazioni.
In generale è presente una maggiore umidità nelle zone equatoriali, durante la stagione estiva e nelle regioni prossime al mare.

Il clima invece è l’insieme di condizioni dell’atmosfera deducibili dalle osservazioni meteorologiche relative a lunghi periodi di tempo.

Esso è influenzato da diversi fattori quali:

• la latitudine;
• l’altitudine;
• la vicinanza al mare;
• le condizioni orografiche quali la presenza di catene montuose e correnti atmosferiche.

Inoltre, ci sono altri fattori che contribuiscono ai cambiamenti climatici naturali. Questi sono determinati:

• dall’inclinazione dell’asse della Terra rispetto al sole;
• dall’emissione dell’energia solare;
• dai cicli naturali di raffreddamento e riscaldamento degli oceani;
• dalla costante variabilità dell’attività vulcanica.

Il clima della Terra generalmente viene classificato in fasce che seguono l'andamento dei paralleli. La superficie della Terra può essere suddivisa in cinque gruppi climatici.

Ognuno di questi è caratterizzato da cicli diversi:

• Clima equatoriale: possiede temperature medie molto elevate che vanno da 25 a 30 °C;
• Clima desertico: con piogge (inferiori a 250 mm all'anno) e può essere diviso in clima arido caldo e clima arido freddo;
• Clima mediterraneo: proprio delle zone temperate con temperature che variano dai 25 °C estivi e 12-15 °C invernali;
• Clima oceanico: qui si è in presenza dell'oceano che tende a livellare le temperature da 15 °C d'estate a3-4 °C d'inverno;
• Clima continentale: nello specifico di zone interne (lontane dal mare), con estati calde ed inverni freddi.

L'effetto serra naturale nell'atmosfera e il clima

I gas generati da fonti incluse nell’ ecosistema della terra, la biosfera ossia nell’insieme delle forme di vita e di tutti i fattori non viventi, si accumulano nell’atmosfera terrestre e costituiscono i gas serra naturali.

I principali sono:

• il vapore acqueo (H₂O);
• l’anidride carbonica (CO₂);
• il metano (CH₄);
• il protossido di azoto (N₂O);
• l’ozono (O₃);
• i gas fluorurati,

Le origini naturali dei gas serra si possono così sintetizzare:

• Il vapor acqueo presente nell'atmosfera proviene dalla traspirazione dei vegetali, dalla
  respirazione degli animali, dalla combustione di sostanze organiche e dall'evaporazione
  dell'acqua presente nel terreno e degli strati più superficiali dei mari, dei laghi e dei fiumi;
• l’anidride carbonica proviene dalla de-gassificazione da vulcani, dalla combustione, dal
  decadimento naturale della materia organica, dalla respirazione da parte di organismi
  aerobici che utilizzano ossigeno;
• il metano viene rilasciato naturalmente dalla decomposizione, in ambienti umidi o con poco ossigeno; il metano in quantità elevate viene prodotto negli allevamenti del bestiame dai bovini ed ovini durante il processo di digestione;
• gas serra nel loro insieme vengono rilasciati dai i vulcani, sulla terraferma e sotto l’oceano.

Esiste uno stretto rapporto tra gas serra e clima.

Il clima della Terra è regolato dal rapporto tra quantità di energia solare in entrata sulla terra e quella in uscita nello spazio congiuntamente a quella riflessa dall’atmosfera. Tale processo parte dalla radiazione solare che colpisce l'atmosfera terrestre con una potenza pari a 342 W/m²

Una parte dei raggi solari è riflessa dall'atmosfera e dalle nubi (-77 W/m²) nello spazio mentre un'altra parte ne viene assorbita (-67 W/m²). Raggiunta la terra la radiazione viene parzialmente riflessa dalla Terra (-30 W/m²). Quindi, la superficie terrestre è irraggiata da circa 168 W/m² (342-77-67-30). Quando i raggi solari raggiungono la superficie del nostro pianeta, riscaldano mare e terra che restituiscono calore (circa 390 W/m²).
Tale calore si propaga per irraggiamento in quanto l'energia termica si trasmette dal corpo caldo della superfice terrestre a quello freddo dell’atmosfera per mezzo di onde elettromagnetiche dette infrarosse. L'energia irradiata viaggia alla velocità della luce.

Tuttavia, i raggi infrarossi provenienti dalla Terra (radiazione uscente) non si disperdono del tutto nello spazio.
In parte, i raggi infrarossi rimbalzano verso il basso quando colpiscono le molecole dei gas serra presenti nell'atmosfera (radiazione rientrante).

Quindi, al calore emesso dalla Terra per irraggiamento si aggiunge quello generato dall'atmosfera per l’effetto serra. Complessivamente, i gas serra riflettono verso il basso una quantità di raggi infrarossi pari a 324 W/m2. Il processo avviene in 24 ore.

I raggi solari carichi di energia penetrano nell’atmosfera durante il giorno e mentre alcuni di questi vengono riflessi e si disperdono nello spazio, altri vengono trattenuti dalla superficie terrestre e dai mari durante il giorno.
La notte, invece, queste stesse superfici rilasciano nell’aria il calore che riscalda l’atmosfera.
I gas serra quindi riescono a evitare la dispersione dei raggi infrarossi nello spazio e permettono di mantenere una temperatura terrestre ottimale per la vita.

In conclusione senza questo processo, denominato effetto serra naturale, il pianeta sarebbe inabitabile per ogni specie vivente poiché la temperatura media climatologica si aggirerebbe attorno ai -18°C. Invece tale fattore contribuisce all'innalzamento e alla regolazione della temperatura media climatologica della Terra pari a circa 15°C.
Anche se i fattori naturali hanno un certo effetto sul riscaldamento del globo, non sono paragonabili a quelli indotti dall’uomo.

Sommario
-L’atmosfera e il clima
-L' effetto serra naturale
-L' effetto serra antropico
-I danni dovuti ai cambiamenti climatici in Italia
-Eventi estremi
-Dissesto idrogeologico
-La proposta del Ministero delle infrastrutture e della mobilità sostenibili
-Il Rapporto del MIMS relativo ai cambiamenti climatici infrastrutture e mobilità
-L’analisi delle infrastrutture e degli impatti relativi
-Proposte di soluzioni su infrastrutture e mobilità per un adattamento
-Suggerimenti per la decarbonizzazione del sistema Italia
-Il Rapporto del MIMS Investire in infrastrutture

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