Oltre ai gas a effetto serra, nell’atmosfera sono presenti altre sostanze che hanno un impatto sul clima. Tra queste troviamo l’ozono, che agisce come un gas ad effetto serra, ma che nel contempo ci protegge dai dannosi raggi ultravioletti. Vi sono inoltre le polveri fini e altre minuscole particelle. Esse hanno soprattutto un effetto raffreddante sul clima in quanto riflettono verso lo spazio la radiazione solare indicente.
Le attività umane influiscono sul clima non solo attraverso le emissioni di anidride carbonica. Oltre ad altri gas ad effetto serra che permangono a lungo nell’atmosfera, come il metano o l’ossido di diazoto, l’essere umano emette nell’atmosfera molte altre sostanze attraverso i processi industriali, il traffico, le attività agricole e le economie domestiche. La conseguente alterazione della composizione chimica dell’atmosfera non solo provoca un peggioramento della qualità dell’aria, ma ha anche un impatto sulle condizioni climatiche. L’ozono è una di queste sostanze. L’ozono negli strati vicini al suolo è un gas ad effetto serra a vita relativamente breve. Tuttavia, ad altitudini più elevate ha un tempo di permanenza molto più lungo e serve a schermare la pericolosa radiazione ultravioletta. In Svizzera le misurazioni della colonna di ozono sono effettuate ininterrottamente dal 1926.
Le attività umane generano anche emissioni di polveri fini e di altre piccole particelle, i cosiddetti aerosol. I molteplici effetti di queste particelle sul clima non sono ancora noti fino all’ultimo dettaglio e costituiscono pertanto una delle maggiori incertezze nelle simulazioni del clima futuro. Le misurazioni pluriennali degli aerosol sul Jungfraujoch contribuiscono a una migliore comprensione dei loro effetti sul clima.
L’ozono è un gas irritante, nocivo per la salute umana. In qualità di gas ad effetto serra contribuisce inoltre al riscaldamento globale. Tuttavia, a causa della sua reattività è un gas a vita più breve rispetto ad altri gas ad effetto serra, come ad esempio l’anidride carbonica. Nel contempo l’ozono è necessario per la vita sulla Terra in quanto lo strato di ozono a un’altitudine compresa tra 10 e 40 km ci protegge dalla pericolosa radiazione ultravioletta emessa dal Sole.
Nel XX° secolo le emissioni di clorofluorocarburi (CFC), utilizzati ad esempio come gas propulsori nelle bombolette spray, hanno causato una preoccupante riduzione dello strato di ozono. Con l’entrata in vigore del Protocollo di Montreal nel 1989, i CFC sono stati vietati portando a una stabilizzazione dello strato di ozono, a concentrazioni però più basse rispetto a prima.
La misurazione della quantità di ozono è un compito importante di MeteoSvizzera. Per individuare i cambiamenti a lungo termine, è molto importante disporre di serie di misura pluriennali. In Svizzera la misurazione della quantità di ozono è iniziata nel 1926 ad Arosa e dal 2021 è effettuata a Davos. Questa serie di misura è la più lunga al mondo e quindi molto utile per l’analisi dei cambiamenti dello strato di ozono sul lungo termine. Tra il 1930 e il 1970 il valore medio annuale della quantità di ozono ad Arosa oscilla attorno a un valore di 330 DU (Dobson Units); 100 DU corrispondono a 1 mm di ozono puro con una pressione normale di 1013 hPa e una temperatura di 0 °C. Tra il 1970 e il 1990 l’utilizzo di sostanze che distruggono lo strato di ozono ha portato alla sua riduzione, a circa 310 DU. A prescindere dalle fluttuazioni annuali, da allora i valori sono di nuovo stabili.
Gli aerosol sono particelle di sostanze liquide o solide, il cui diametro varia tra un nanometro e 10 micrometri. Esistono aerosol con composizioni chimiche molto diverse. Essi possono essere di origine naturale o antropica (prodotti dalle attività umane). Esempi di aerosol naturali sono il sale marino, il polline, la polvere minerale e i batteri. Sono per contro di natura antropica, ad esempio, le particelle di fuliggine o il solfato di ammonio, che è utilizzato come fertilizzante.
Gli aerosol incidono direttamente e indirettamente sul bilancio radiativo della Terra. L’effetto diretto è nel complesso un effetto raffreddante sulla temperatura globale poiché riflettono nello spazio una parte della radiazione solare incidente. L’effetto indiretto è collegato al loro impatto sulla formazione delle nuvole. Essi sono infatti necessari per la formazione delle nuvole. Per condensare a formare una gocciolina di una nube, il vapore acqueo nell’atmosfera deve avere a disposizione una microscopica particella su cui inizia a depositarsi. Gli aerosol svolgono tale ruolo e agiscono dunque da nuclei di condensazione. Una maggiore presenza di aerosol nell’atmosfera porta a un aumento della quantità di goccioline che compongono la nuvola. Ne risultano nuvole “più dense”. Le nuvole, a seconda del tipo di nuvola e in funzione della quota a cui si trovano, possono avere un effetto raffreddante o riscaldante sull’atmosfera. I complessi effetti degli aerosol sono tuttora difficili da quantificare in modo dettagliato e rappresentano tutt’ora una delle maggiori incertezze nelle simulazioni del clima.
MeteoSvizzera misura le concentrazioni di aerosol, e le loro proprietà ottiche, in numerosi luoghi. Queste misurazioni consentono di individuare e distinguere i vari tipi di aerosol presenti nell’aria e i loro effetti sul clima. Le osservazioni sul Jungfraujoch (3580 m slm) sono di particolare interesse poiché a questa altitudine le concentrazioni hanno minori variazioni giornaliere e gli sviluppi a lungo termine risultano più evidenti.