Un vaso di Pandora

[steph]

Critica della ragione scettica ai modelli climatici. Parte 1

Prima conoscere, poi discutere, poi deliberare (Einaudi, 1959).

Nella mitologia greca, il vaso di Pandora è il leggendario contenitore di tutti i mali che si riversarono nel mondo dopo la sua apertura. Oggi l'espressione viene usata metaforicamente per alludere all'improvvisa scoperta di un problema o una serie di problemi che per molto tempo erano rimasti nascosti e che una volta manifesti non è più possibile tornare a celare.

Il nostro vaso di Pandora (ergo: il presunto problema celato e solo recentemente scoperto), in questo caso, sarebbe l’assoluta inaffidabilità di gran parte dei modelli di simulazione numerica del clima perché sbagliati o ampiamente incompleti. È uno dei cavalli di battaglia dello scetticismo (per tacere del negazionismo più duro) in tema di GW.

Dico subito, a scanso di equivoci, che la perfezione non esiste o meglio: ogni modello è sempre perfettibile. Dico pure, a scanso di ulteriori equivoci, che i modelli non devono essere comparati con ciò che non possono e mai potranno riprodurre a grande distanza temporale. Sappiamo benissimo ad es. che la variabilità di breve periodo è caotica e non prevedibile: molte sorgenti di variabilità interannuale (come l’ENSO) sono ancora oggi inserite nei modelli in modalità random. Interessante, comunque, quel che si sta facendo con l’utilizzo delle reti neurali per “catturare risposte” non lineari date dalle forzanti radiative e per stabilire i fattori principali che guidano il comportamento delle temperature (trend di fondo, fluttuazioni multidecadali e interannuali) su scala globale e regionale nel corso degli ultimi 140 anni (Pasini 2006).

Ma la mia disamina si concentrerà sul fatto che questi modelli siano sbagliati. Farò 5 brevi excursus temporali, il primo dei quali ci riporta in un epoca a me assai cara (essendo dello stesso anno in cui fu lanciato), il secondo ci porta in un periodo che spesso viene dipinto dalla stampa popolare come un’epoca nella quale la scienza del clima era in procinto di annunciare un’imminente global cooling, il terzo mostra una comparazione fra le proiezioni dell’IPCC dei primi anni 90 e i dati osservati, il quarto e il quinto sono recenti.

Per oggi iniziamo dal 1967.
In quell’anno venne lanciato l’International Global Atmospheric Research Program e nel maggio di quell’anno, sulla scorta dei primi pionieristici tentativi al calcolatore elettronico di von Neumann e Charney (primi anni 50), i “galilei dell’epoca”, Suki Manabe e Richard Wetherland del mitico Geophysical Fluid Dynamics Laboratory di Princeton (il famoso parallelepipedo di acciaio e cristallo immerso nel verde del campus dell'Università, vicino all'Institude for Advanced Studies dove, a fine anni quaranta, Albert Einstein e Kurt Gödel trascorsero tempi memorabili), pubblicano i risultati del primo rudimentale modello di simulazione numerica del clima sul Journal of the Atmosheric Science.

Questi risultati confermano l’effetto di riscaldamento atmosferico indotto da un aumento della concentrazione di CO2. Ho scritto confermano perché conosciamo bene la storia della scoperta delle proprietà radiative del gas serra, dal matematico francese Fourier (1827) al fisico canadese Plass (1953-56) passando per il fisico irlandese Tyndall (1862) e il chimico svedese Arrenhius (1896).
Ma un conto è quel che avevano scoperto questi illustri pionieri, un altro conto è simulare, attraverso un modello numerico, la risposta radiativa e termica futura di un ipotetico aumento del gas serra. Da notare che, nel 1967, Manabe e Wetherald non avevano ancora integrato, nel loro primordiale modello, il ruolo retroattivo del vapore acqueo

Manabe, S., and R. T. Wetherald, 1967: Thermal equilibrium of the atmosphere with a given distribution of relative humidity. Journal of the Atmospheric Sciences, 24(3), 241-259.

According to our estimate, a doubling of the CO2 content in the atmosphere has the effect of raising the temperature of the atmosphere (whose relative humidity is fixed) by about 2C.

Fine anni 60: la concentrazione di CO2 è di 325 ppm. Oggi è di 385 ppm. Incremento: + 60 ppm. Aumento della T fa fine anni 60 ad oggi: circa + 0.5 gradi C.
Un raddoppio di CO2 a fine anni 60 --> 325*2 = 650 ppm. Che, nel loro modello, significherebbe un aumento termico di + 2 gradi C.

Dunque: 325 ppm in più stanno a 2 gradi in più come 60 ppm in più stanno a X --> X = poco meno di 0.4 gradi.

--> Pur prescindendo dal resto dei GHG e dal Land Use, Manabe e Wetherland non ci han visto poi così malaccio! Anzi, semmai hanno un po' sottostimato la cosa.


Come valutare questo primo modello? Direi molto bene, considerando i limiti dell’epoca e le condizioni di contorno abbastanza scarse.



To be continued, stay tuned………

[Pisky]

Grazie Stefano, lo trovo molto interessante a iniziare dal titolo.

[NikoDj]

Stefano, leggere questi interventi è davvero entusiasmante, e danno una qualità al forum indiscussa.

[Conte]

Bello, bello! Ancora, ancora....

[atlantic]

interessante, ma ti esponi a qualche critica

non ho capito se in questo modello sono inserite anche le altre variabili: cicli oceanici, sole ecc e con quale approssimazione, vista la scarsa conoscenza di queste materie negli anni addietro...

cioè da un punto di vista didattico è interessante sapere come cambierebbe la t in funzione di co2, ma poi nella realtà la co2 è solo uno dei fattori che va ad influenzare la t globale, un fattore che si va a sommare e intersecare a tutti gli altri, in maniera molto complessa...

è come se si studiasse il cambiamento della t globale in funzione dell'ENSO... interessante, ma a livello di previsione della t globale interesserebbe poco... perchè non è che se, in un certo anno, l'enso diminuisce di 1 grado la t globale e la c02 l'aumenta di 2, il risultato sarebbe un +1
le cose sono molto più complicate, i fattori vanno letti nell'insieme delle loro interrelazioni, cosa che purtroppo non sappiamo ancora fare bene...

e cmq la semplice proporzione:
325 ppm in più stanno a 2 gradi in più come 60 ppm in più stanno a X --> X = poco meno di 0.4 gradi.
mi pare proprio un pò troppo semplice

[zione]

Bello, bello! Ancora, ancora....

Quoto, che spettacolo leggere queste cose (e in questo modo, aggiungo ! )

[tarocco]

Non aggiungo altro

[Andrea Conversano]

interessantissimo.

[Tex]

Sulla CO2 c'è tanto da dire...
Se si osservano gli studi di interpolazione sull'isotopo deuterio(i carotaggi di Vostok) e
le variazioni ppm degli ultimi 800 anni,con una particolare correlazione tra
periodi glaciali e infraglaciali(solitamente detti "caldi"), si evince un mutamento
assai interessante ed un andamento simile tra T e CO2 ppm.
Ma ciò è molto complicato da stabilire...la CO2 ppm potrebbe anche essere
l'effetto e non la causa di un >T°

Parlare di queste cose è affascinante ma allo stesso tempo complicato.
una verità assoluta è difficile da trovare e bisogna ponderare tutto.

ottimo intervento,come sempre,Steph

[steph]

Grazie a tutti ma io mi limito solamente a sottolineare quel che di buono i modelli (pur nei loro limiti e nella loro sempre possibile perfettibilità) hanno prodotto finora, in un contesto nel quale spesso vengono screditati a torto.

@ atlantic

e cmq la semplice proporzione: 325 ppm in più stanno a 2 gradi in più come 60 ppm in più stanno a X --> X = poco meno di 0.4 gradi.mi pare proprio un pò troppo semplice

hai certamente ragione, quel calcolo spannometrico è approssimativo e non tiene conto di un sacco di cose (ad es. la risposta assolutamente non lineare della temperatura ad un forcing maggiorato indotto dall'aumento della concetrazione di CO2)

Tuttavia, senza considerare il calcolo, Manabe e Wetherald hanno visto giusto: sia nella qualità (la direzione del cambiamento termico, non così evidente all'epoca, nonostante le premesse dei pionieri già citati) e sia nella quantità (il valore della loro stima di incrmento termico).

non ho capito se in questo modello sono inserite anche le altre variabili: cicli oceanici, sole ecc e con quale approssimazione, vista la scarsa conoscenza di queste materie negli anni addietro...

cioè da un punto di vista didattico è interessante sapere come cambierebbe la t in funzione di co2, ma poi nella realtà la co2 è solo uno dei fattori che va ad influenzare la t globale, un fattore che si va a sommare e intersecare a tutti gli altri, in maniera molto complessa...

puoi leggerti il paper originale, lo trovi integrale nel sito del gfdl. Cmq loro han tenuto fissa costante, nel modello, la distribuzione dell'umidità relativa. Ma eravamo agli albori. Per es. pchi anni dopo inseriscono anche altre forzanti esterne, come la variabilità solare (pur con i limiti imposti all'epoca da una serie di dati sull'irradianza solare ancora assai precaria e imprecisa).

Wetherald, R. T., and S. Manabe, 1975: The effects of changing the solar constant on the climate of a general circulation model. Journal of the Atmospheric Sciences, 32(11), 2044-2059.