Climalteranti

L’evidenza osservativa di un significativo incremento della temperatura media dell’aria in prossimità della superficie terrestre costituisce un dato importante nel contesto dell’attuale dibattito sull’effetto climalterante delle emissioni antropiche. Questo incremento, ben evidenziato dalla figura 1, è sovrapposto ad una significativa variabilità interannuale nonché ad una importante variabilità su scala decennale, ma è comunque chiaramente identificabile, tanto che 17 dei venti anni più caldi dell’intero periodo coperto dalle osservazioni strumentali cadono nel ventennio 1988-2007.

Figura 1: andamento della temperatura media globale in prossimità della superficie terrestre nel periodo 1856-2007. I valori sono espressi come scarti rispetto ai valori medi calcolati sul periodo 1961-1990. Fonte: University of East Anglia.

I dati rappresentati in figura 1 suscitano spesso numerosi interrogativi da parte di chi non si occupa professionalmente della ricostruzione o dell’analisi di serie storiche di dati meteorologici, in quanto non è facile capire come si possa effettivamente disporre di un numero di misure termometriche di alta qualità così elevato da permettere la ricostruzione dell’evoluzione del valor medio planetario della temperatura dell’aria per un periodo di oltre 150 anni.

In realtà lo sviluppo delle osservazioni meteorologiche affonda le sue radice in un passato molto più lontano di quanto non si creda comunemente e la prima rete sinottica, ovvero la rete del Cimento, risale addirittura al ‘600. A questa prima rete, che ha continuato ad operare per circa 15 anni, ne hanno fatto seguito molte altre, anche se fino alla seconda metà dell’800 tutte le iniziative hanno avuto una durata abbastanza limitata nel tempo e sono sempre state condotte in modo pioneristico e in assenza di metodologie standardizzate riconosciute universalmente.

Il primo tentativo di pervenire realmente ad un sistema di osservazioni meteorologiche standardizzato a scala planetaria è probabilmente costituito da una conferenza tenutasi a Bruxelles nel 1853. Questa conferenza viene considerata come il primo passo verso la cooperazione meteorologica internazionale, cooperazione che si è poi rafforzata rapidamente negli anni successivi fino a portare alla fondamentale conferenza di Vienna (1873), nel cui ambito è nata la International Meteorological Organisation (IMO), ovvero l’organizzazione che si è poi evoluta nella attuale World Meteorological Organisation (WMO).

La lettura degli atti di questa conferenza e delle conferenze che si sono succedute nei decenni successivi evidenzia in modo molto chiaro i notevoli sforzi prodotti negli ultimi tre decenni dell’800 per pervenire ad una reale standardizzazione delle osservazioni meteorologiche.

È peraltro importante sottolineare come già alla fine dell’800 le osservazioni non includessero solo i Paesi più avanzati, ma coprissero una significativa frazione dell’intero Pianeta, comprese alcune aree oceaniche che venivano coperte grazie al traffico marittimo. Nonostante ciò la copertura era comunque ancora lontana dall’essere globale e vi era la completa mancanza di osservazioni sistematiche in quota. Questi limiti vengono superati solo nella seconda parte del ventesimo secolo, dapprima con lo sviluppo di una rete planetaria di misure da termosondaggio quindi, in tempi più recenti, con lo sviluppo delle misure da satellite.

L’esistenza di una rete planetaria di osservatori meteorologici non è comunque l’unica condizione necessaria per poter studiare l’evoluzione a lungo termine del clima della Terra. Tale attività richiede infatti anche che i dati siano facilmente accessibili e che su di essi vengano effettuate una serie di analisi volte ad accertarne la qualità, l’omogeneità e la reale capacità di rappresentare l’intero Pianeta.

Il primo ricercatore che ha cercato di fronteggiare questi problemi è probabilmente stato Köppen che, tra il 1870 ed il 1880, ha organizzato ed elaborato un dataset di oltre 100 stazioni osservative, con l’obiettivo di produrre la prima stima dell’evoluzione della temperatura a scala globale della storia della meteorologia. Successivamente, la realizzazione di ricerche di questo tipo è stata notevolmente facilitata da una risoluzione della International Meteorological Organisation del 1923 che ha avviato una sistematica raccolta e pubblicazione di tutte le più significative serie di dati termometrici, pluviometrici e barometrici allora esistenti al mondo. Questa risoluzione ha portato al “World Weather Records”, una monumentale opera con serie di dati a risoluzione mensile relative a centinaia di stazioni di osservazione sparse in tutto il mondo. Questa raccolta ha poi continuato a venire regolarmente aggiornata nei decenni successivi e, a partire dagli anni ’60, i dati sono anche stati digitalizzati. Ai dataset globali vanno poi aggiunti numerosi dataset a carattere più locale (da nazionale a continentale), creati soprattutto nel corso degli ultimi decenni, nell’ambito di un grande numero di progetti volti a recuperare un frazione sempre più consistente dell’enorme patrimonio di informazioni che spesso giacciono ancora inutilizzate in archivi cartacei sparsi in tutto il Pianeta.

È quindi naturale come le stime dell’evoluzione a lungo termine della temperatura dell’aria in prossimità della superficie terrestre che si sono succedute al primo tentativo di Köppen si siano avvalse della disponibilità di una base di dati sempre più ampia, passando da un centinaio a 3000-4000 stazioni. A questi dati, relativi alle terre emerse, si aggiungono poi oggi numerose serie relative alle aree oceaniche. Esse consistono sostanzialmente di dati relativi alla temperatura superficiale dell’acqua, variabile che viene solitamente assunta come ben rappresentativa della temperatura dell’aria sugli oceani. Questi dati sono raccolti da lungo tempo grazie a navi mercantili e militare e, più recentemente, anche grazie ad una rete planetaria di stazioni ancorate a boe oceaniche.

Le più moderne stime dell’evoluzione a lungo termine della temperatura media planetaria dell’aria in prossimità della superficie terrestre si basano quindi sull’integrazione dei dati di diverse migliaia di stazioni osservative con una vasta mole di dati relativi alle aree oceaniche. Esse si avvalgono inoltre di un articolato insieme di procedure per il controllo della qualità e dell’omogeneità dei dati, nonché di tecniche di spazializzazione molto efficaci che consentono di gestire i problemi connessi con la distribuzione spaziale non uniforme delle serie disponibili (si veda ad esempio l’articolo di Brohan et al., 2006 “Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: a new dataset from 1850” - J. Geophysical
Research ). Queste procedure, unitamente alla vasta letteratura disponibile sull’argomento, consentono oggi anche di valutare l’incertezza delle ricostruzioni ottenute. Essa è dovuta, da una parte al fatto che le serie storiche di dati meteorologici sono influenzate da disomogeneità ed errori indotti sia dagli strumenti di misura che dalle metodologie di osservazione e, dall’altra, dal fatto che, per quanto numerose, le misure disponibili non sono realmente rappresentative dell’intero Pianeta. Proprio per questa ragione una corretta ricostruzione dell’evoluzione della temperatura globale deve essere accompagnata da un’indicazione del relativo margine di incertezza. Questa indicazione è effettivamente presente nelle ricostruzioni più moderne e grazie ad essa è possibile per esempio affermare, come indicato nel quarto assessment report dell’IPCC, che il riscaldamento globale nel periodo 1906-2005 è stato di 0.74 ± 0.18 (°C), dove la cifra che segue la stima più probabile del trend indica l’intervallo entro il quale si ritiene che il trend abbia il 95% di probabilità di collocarsi effettivamente.

Il valore di incertezza relativamente contenuto delle stime relative al riscaldamento verificatosi nel corso dell’ultimo secolo è, come già visto, sicuramente frutto di sofisticate metodologie di analisi che consentono di massimizzare l’informazione che può essere estratta dai dati disponibili. Accanto a queste metodologie gioca però un ruolo fondamentale anche la buona qualità di molte delle serie osservative. La qualità delle osservazioni meteorologiche è infatti da lungo tempo un obiettivo fondamentale della comunità del settore; essa è peraltro sempre stata considerata con grande attenzione dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale (si veda qui). Così, anche se esistono esempi di stazioni gestite e/o collocate in modo del tutto inadeguato, accanto ad esse vi è una grande maggioranza di situazioni nelle quali le osservazioni vengono effettuate in modo corretto e nelle quali viene prestata grande attenzione alle misure.

Testo di: Maurizio Maugeri

A seguito della pubblicazione dell’articolo “Troppo caldo o freddo? Decide la termodinamica“, Teodoro Georgiadis ci ha inviato questo scritto contenente alcune precisazioni, che il Comitato Editoriale di Climalteranti.it ha deciso di pubblicare in versione integrale pur non condividendone diversi passaggi.

Se suggerisco come incipit la lettura del libro di Stefano Caserini “A qualcuno piace caldo” saro’ accusato dagli amici “razionalisti” (dico bene Stefano?) di captatio benevolentia, ma saro’ altresi’ accusato dagli amici “scettici” (dico bene!) di una sorta di tradimento.
Confesso comunque un reato gia’ commesso dalle pagine dell’Almanacco della Scienza del CNR nella rubrica recensioni: poi, mi serve ricordarlo per organizzare i miei commenti ad una intervista fattami da Marco Pivato per le pagine di Tutto Scienze de La Stampa che e’ all’origine di questo mio contributo.
Perche’ partire dal libro di Stefano per commentare l’intervista? Perche’ in quel libro sono stato descritto molto simpaticamente, e oggettivamente sono stati anche riassunti alcuni elementi di come la penso sul problema climatico. Poi, come da aspettarsi, sia nel caso del libro, cosi’ come in quello dell’intervista, la trasposizione di una lettura in forma di divulgazione scritta e’ un “manufatto” che contiene una rappresentazione dell’anima narrante, non l’anima stessa.
Se c’e’ una cosa che non posso negare e’ quella di divertirmi a citare la frase, arrivatami almeno di millesima mano, che recita “nessuno crede ai modelli tranne chi li ha fatti, tutti credono ai dati tranne chi li ha presi”, e se dici queste cose poi non ti puoi aspettare di avere molte amicizie in giro per il nostro ambiente.
Questa frase puo’ rappresentare una sintesi del mio pensiero contenuta e nel libro e nell’intervista: curiosamente in un caso se ne evidenzia la debolezza rappresentativa dello stato dell’arte, nell’altro la forza. Altrettanto curiosamente nello sviluppo ‘al limite’ di questo ragionamento sono io a non riconoscermi piu’ di tanto.
Il nodo centrale attorno al quale si svolge l’intervista e’ quello della rappresentazione del mondo tramite i modelli, che il titolista traduce scolpendo la frase, come un epitaffio sul marmo, “finora solo modelli sbagliati”, e i dati  prodotti da reti sempre meno articolate.
Io non credo esista una guerra tra sperimentali e modellisti, cosi’ come non credo esista tra chi si sente scientificamente vicino a quanto espresso nei rapporti IPCC e chi per questi rapporti esprima uno scetticismo anche marcato. Catastrofisti e negazionisti sono categorie che lasciamo esistere solo per rispetto alla biodiversita’. Non e’ questa supposta guerra l’origine del problema.
Come tradurre correttamente allora un pensiero attorno al quale e’ aperto il dibattito?
La rete di misura mondiale si va impoverendo, almeno numericamente, e questo produce difficolta’ di rappresentazione del mondo reale e della complessita’ di questo mondo. I modelli, per quanto complessi in termini di numero di equazioni, hanno parametrizzazioni che molto limitatamente rappresentano la complessita’ delle interazioni. E’ la scarsa forza di questa interpretazione del mondo che genera il dibattito, che ci fa propendere per l’una o per l’altra ipotesi, e che ci fa dubitare nella nostra capacita’ di previsione del futuro, in piena e totale onesta’ culturale di tutti. The science is stated! Sappiamo gia’ tutto? Io so solo che tutte le volte che lo abbiamo detto ci siamo sorpresi un po’ stupidi e stupiti a vedere quanto altro ancora c’era da imparare.
Modelli sbagliati? No, modelli limitati. Dati sbagliati? No, dati non compiutamente rappresentativi. D’accordo? No? Bene parliamone.
Ma poi, ad un certo punto, nel dibattito si infila la politica: e anche questo e’ corretto, perche’ la politica deve ipotizzare la costruzione del mondo nel miglior modo possibile, e quindi chiede alla scienza. Io ritengo che sia questo il momento dove il sistema, che potrebbe essere ancora assolutamente virtuoso, si incrina ed e’ solo a causa di una questione di tempistiche: la politica vuole certezze ora, adesso, subito per esistere. La politica non si vuole scoprire stupita, la politica deve, agire e io credo che anche i  “very likely” dell’IPCC non accontentino un Ministro dell’Ambiente che deve assumersi le responsabilita’ di scelte.

Ma cosa c’entra allora la termodinamica??
Una rappresentazione del mondo povera, ovvero semplice, vuole che una grande macchina fatta di infinite interazioni fisiche, chimiche, biologiche, fatta di scale diversissime fisiche chimiche e biologiche, possa essere completamente rappresentata da un unico parametro, che tra l’altro di fisico ha cosi’ poco che risulta essere appena appena un indice. E questo indice sarebbe massimamente regolato da un unico composto con un funzionale semplicissimo, quando per descrivere il comportamento dell’acqua nei suoi soli passaggi di fase occorre ben piu’ di una enciclopedia.    Faccio fatica, veramente molta, a crederlo. Forse un giorno mi convincerete, forse viceversa. Per ora continuo a misurare alla superficie l’energia del sistema in tutte le sue forme, e mi basta passare da un campo di medica ad una tangenziale urbana, da un fiordo alle Svalbard alla macchia mediterranea, per scoprire che tutte le volte e’ una sorpresa vedere come l’energia scorra, si trasformi e spesso si disveli come fondamento della vita.
Pero’ e’ innegabile che la fantasia del politico, del gestore, venga colpita da questa semplice “suggestione” che gli risolve un sacco di problemi, che gli sposta i problemi di come gestisce il territorio a quelli piu’ globali di colpe lontane. Ricordo il Kavafis di “Perimenontas tous barbarous” (Aspettando i barbari):

Perche’ e’ gia’ notte e i barbari non vengono.
E’arrivato qualcuno dai confini
a dire che di barbari non ce ne sono piu’.

Come faremo adesso senza i barbari?
Dopotutto, quella gente era una soluzione.

L’intervista diceva questo? Forse si’ anche se fra apicini ci stanno delle semplificazioni di tante parole e tanti documenti che faccio un po’ fatica a digerire. Per quanto riguarda gli antichi pascoli della Groenlandia, confesso li’ ho anch’io  ho qualche difficolta’ a riconoscermi,  anche se devo ammettere che come figura retorica almeno una volta ne ho fatto accenno, simile: d’altronde sono un ricercatore, non sono un santo.

Testo di: Teodoro Georgiadis