La modellazione climatica compie 60 anni: da tanto si conoscono gli effetti della CO₂ sul clima

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Un anno dopo la creazione del primo computer moderno in grado di essere programmato dall’uomo, John von Neumann si mise alla ricerca di applicazioni per la sua creatura. Ebbe una idea: gli scienziati avrebbero dovuto utilizzare la macchina per prevedere il tempo. Era il 1946.

Neumann formò un gruppo di meteorologia presso la Università di Princeton. Nel 1950, dopo aver macinato calcoli per oltre 24 ore, il computer Eniac generò una previsione a 24 ore basata su un modello semplificato dell’atmosfera. Le previsioni erano arrivate in netto ritardo e non erano molto accurate, ma suscitarono un forte interesse istituzionale. Nel 1955, il Weather Bureau (Servizio Meteo Usa) creò una Sezione dedicata alla ricerca sulla circolazione globale. L’obiettivo era modellare l’atmosfera per prevedere meglio il tempo.

La sezione venne poi ribattezzata Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (Gfdl) con l’obiettivo di costruire un “modello numerico globale”, come raccontava Syukuro Manabe, il più brillante tra i giovani ricercatori reclutati dal Gfdl a Princeton. Era una visione ambiziosa. Il clima è straordinariamente complesso. Far digerire al rudimentale computer dell’epoca i molteplici processi fisici, interconnessi tra loro, era una sfida insana. Inserendo tutto assieme nel modello, il computer non riusciva a gestirlo: “guardavo il modello esplodere tutto il tempo”, ha raccontato Suki in una intervista recente.

Manabe decise di semplificare le cose, iniziando a modellare come i trasferimenti di calore e i gas si muovano attraverso una colonna verticale dell’atmosfera. Un semplice modello unidimensionale che considera solo il movimento lungo un asse, verso l’alto e verso il basso. E funzionò.

Per testare il modello unidimensionale, Manabe e il suo collega Richard Wetherald esaminarono gli effetti di diverse concentrazioni di anidride carbonica e altri gas serra. Prima di abbinare questo semplice modello a quello tridimensionale, volevano vedere quanto il modello fosse sensibile alla nuvolosità, al vapore acqueo, all’ozono e alla CO2. Compresero così l’importanza della CO2: se nel modello la sua concentrazione raddoppiava, il modello prevedeva un aumento della temperatura media globale pari a circa 2,4°C. Lo studio che pubblicarono nel novembre 1966, sessant’anni fa, viene considerato la pietra miliare della modellazione climatica (Fig.1).

Il riscaldamento globale non era una idea del tutto nuova. Nella seconda metà del XIX secolo, scienziati come John Tyndall e Svante Arrhenius (Fig,2) si resero conto che bruciare combustibili fossili poteva causare il riscaldamento globale della Terra. I contemporanei di Manabe non erano d’accordo sulla entità del potere riscaldante della CO2. All’epoca, nessuno si preoccupava del riscaldamento globale. Solo tardivamente la gente ha iniziato a rendersi conto di come il riscaldamento globale fosse davvero un problema. E, nonostante le semplificazioni, la stima di Manabe e Wetherald sulla sensibilità del clima alle concentrazioni di CO2 è valida ancora oggi.

Conobbi Suki esattamente vent’anni dopo, nel 1986. Collaboravo allora a Princeton con il gruppo di idrologia di Eric Wood, con cui ho condiviso un lungo percorso di lavoro e di amicizia. Studiavamo il moto dell’acqua sulla superficie e nel suolo; in particolare, come la geomorfologia controlli i flussi idrici. Suki, più grande di noi e già famoso ma alla ricerca di collaborazioni interdisciplinari, ci convinse che il ciclo dell’acqua è la cinghia di trasmissione del sistema climatico. E gli idrologi come noi dovevano guardare non solo a che cosa succede nel bacino idrografico, ma allargare la nostra curiosità a scala planetaria.

Sono debitore a Suki del mio interesse al ruolo che l’acqua svolge nel controllo del clima. E dal 1989 iniziai perfino a riservare una parte del mio insegnamento sulle infrastrutture idrauliche a questo tema, tra i frizzi e i lazzi dei miei colleghi, anziani e non. Ho resistito, perché all’epoca l’insegnamento accademico era molto più libero di oggi e la baronia universitaria più resistente e resiliente. E, da allora, il corso di studi di ingegneria ambientale che avevo fondato nel Politecnico di Milano ha formato tecnici consapevoli.

Con pieno merito, Suki ha ricevuto il Nobel per la fisica nel 2021, rendendo giustizia ai giovani (di allora) che hanno iniziato a esplorare una materia ritenuta inutile dai più. Se l’umanità pagherà pegno per la inadeguata risposta alla sfida del clima, non potrà invocare l’alibi di averlo fatto “a sua insaputa”.