Un Malinteso chiamato RealClimate

18Mag08

Quale Scienza per il Clima?
Siamo sicuri che i climatologi che parlano di riscaldamento globale di origine antropogenica (in acronimo dall’inglese, AGW) e chi ne e’ invece scettico da un punto di vista scientifico, stiano parlando del medesimo argomento?

La pensavo così, ma adesso non ne sono piu’ sicuro….

Questa e’ la mia impressione, avendo seguito il dibattito sull’AGW per gli ultimi cinque anni ultimi, e considerando anche il recentissimo blog sulle “Farfalle” su “Real Climate” (RC), il sito considerato da alcuni una specie di Vate da mai dubitare:

  • Gli scienziati che si occupano di clima e sono convinti dell’AGW stanno facendo quello che possono, ma dopo aver molto limitato il loro campo di ricerca, a partire dalla scelta di occuparsi pressocche’ esclusivamente di modelli del clima al calcolatore
  • Io, ed altri “colleghi scettici” con una preparazione scientifica, ci riferiamo invece e semplicemente alle ampie e inesplorate regioni della conoscenza fuori dalla comprensione e dall’abilità di calcolo del modellista climatico medio.

Per fare un’analogia: immaginiamo se i paleontologi avessero deciso di concentrarsi sui crani degli ominidi della Rift Valley in Kenya, disdegnando (in altri termini, trattando come “rumore “) tutto il contesto dei ritrovamenti, comprese altre ossa umane, resti di animali, la geografia locale (ed il clima). Ed ignorando deliberatamente ogni altro ritrovamento riguardante gli ominidi, altrove nel mondo.

La loro sarebbe ancora “scienza”, ma anche una ricerca cosi’ focalizzata da risultare abbastanza improbabile che possa aggiungere molto alla conoscenza e alla comprensione di alcunche’, a parte se stessa.

Incomprensioni
Se un così colossale malinteso è effettivamente in atto, sarebbe una spiegazione plausibile dello straordinario… clima di conflitto che attanaglia al momento la climatologia (e sto deliberatamente evitando di parlare di politica). Da un lato, si considera lo scetticismo come uno scandalo disonesto che dovrebbe essere schiacciato e cancellato una volta per tutte dall’esistenza; dall’altro lato, si vuole buttare via anni e gli anni di ricerca come sciocchezze praticamente irrilevanti scritte da bugiardi incompetenti.

Nessuna meraviglia quindi se i due lati non possono sopportarsi… come potrebbero andar d’accordo due giudici ad un concorso per cani, se uno di loro fosse soltanto interessato nella (ed avesse sviluppato un’intera teoria della bellezza canina riguardo alla) forma della coda?

Storia Breve della Climatologia
La storia di come la climatologia contemporanea e’ diventata quella che e’ puo’ chiarire molte cose.

Inizialmente, esperimenti di laboratorio hanno dato alcune indicazioni su come i gas costituenti dell’atmosfera potessero interagire tra loro e con la radiazione solare. Notevole fra quelli, lo studio sull’effetto serra dell’anidride carbonica (CO2) condotto da Arrhenius nel 1896.

Ma il mondo reale della meteorologia (clima compreso) è molto più complesso della regolazione del laboratorio. Per esempio, ampi scambi di energia si manifestano nella grande circolazione atmosferica “a celle”, nella termodinamica degli oceanici e in interi cicli con forte influenza climatica, attualmente conosciuti come l’Oscillazione Decennale nel Pacifico (PDO), l’Oscillazione nell’Atlantico del Nord (NAO), gli ormai famosi el Nino/la Nina, ecc ecc.

Non potendo replicare tutto cio’ in condizioni controllate in laboratorio, i climatologi hanno optato per modelli dell’atmosfera fatti al calcolatore. Ciò e’ stato possibile naturalmente soltanto dopo che una minima capacita’ di calcolo è divenuta disponibile.

I calcolatori naturalmente capiscono soltanto i numeri, e formule sotto forma di serie di istruzioni. Per ottenere quelli e quelle, è stato fatto un presupposto molto importante: in un metodo curiosamente rievocativo della scienza dell’aeronautica, il clima è stato considerato come la risposta dell’atmosfera alle “forzanti”, cioè a componenti distinguibili l’una dall’altra e che “spingono” l’atmosfera ciascuna in una direzione.

Il “clima” è allora l’effetto generale risultante dall’azione di ciascuna forzante, mediato per un certo periodo di tempo.

In quel contesto, le “forzanti” erano strumenti puramente operativi, “digitazionali” usati per avere una base per calcolare il clima. Per definizione, infatti, le forzanti non possono essere misurate: tutte le osservazioni dell’atmosfera reale (ovviamente!) comprendono il loro effetto cumulativo, da cui e’ impossibile discernere quello individuale.

Se le “forzanti” usate esistano davvero o no, è quindi irrilevante. Possiamo sceglierle plausibili dal punto di vista fisico, o implausibili: per quello che valgono, potrebbero essere sostituite dall’analisi di Fourier, o dalla Principal Component Analysis, o da qualunque strumento tecnico che possa trasformare un insieme di segnali (e di formule) in numeri (e procedure) che un calcolatore possa capire.

Tuttavia, il fascino della semplicita’ del concetto di forzante, unito al costante aumento nella potenza di calcolo disponibile, ha causato un importante quanto fuorviante spostamento dell’attenzione, dal clima (osservabile) alle forzanti appunto (individualmente inosservabili). In una prima dicotomia con il mondo reale, invece che usare le forzanti per investigare lo sviluppo (possibile) del clima reale, sono stati usati i modelli come strumenti per lo studio dell’effetto (possibile) di ciascuna forzante sul virtualissimo clima dei modelli stessi.

Questo cambiamento è meno sottile di quanto possa apparire. Significa gettare la spugna e rinunciare a provare di capire l’atmosfera reale, preferendole il concentrarsi su prestabiliti, gia’ conosciuti effetti di cause gia’ conosciute anch’esse. I modelli infatti sono ben lontani dall’essere indipendenti dalle forzanti: anzi, sono creati in base a quelle. L’effetto di una forzante è già scritto nella programmazione del modello che dovrebbe servire a investigarla, e quindi i risultati del modello non potranno mostrare che quell’effetto al lavoro.

Anche se i risultati potrebbero variare per esempio cambiando la rappresentazione orografica in un modello, non potra’ mai accadere che quel modello si metta a funzionare in maniera contraria a quello che e’ per ipotesi il suo comportamento. Per esempio se la forzante-CO2 dice che a un aumento della concentrazione, aumentera’ la temperatura, nessun modello basato su quella forzante indichera’ diminuzioni della temperatura stessa, all’aumentare della concentrazione di CO2.

Un’altra analogia: se scrivo un programma al computer che aumenti un contatore di “uno” ogni volta che un oggetto bianco attraversa il campo visivo di una webcam, non accadra’ mai che il mio programma conti verso numeri negativi, perche’ non e’ stato programmato per sottrarre.

Il fatto che il contatore aumenti nel tempo non dice niente circa la densita’ di oggetti bianchi nel mondo reale. Mostra solo… come funziona il contatore.

Parametri, Troppi Parametri
Che cosa rimane da fare quando tutti quello che si ha, sono modelli utili soltanto per studiare quale potrebbe essere l’effetto di una o piu’ forzanti? Si puo’ solo “giocare” con i parametri, modificandoli in maniera da “essere compatibili” con le osservazioni e “la plausibilità”. Questo si vede benissimo nell’articolo di Hansen ed altri (2007), “Simulazioni di clima per il periodo 1880-2003 con il modello GISS ModelE”, letteralmente infestato di innumerevoli valori “stimati”, sei dei quali in maniera esplicitamente “soggettiva” (in altre parole, poco piu’ che tirando a indovinare) e pur tuttavia ritenuti degni di essere pubblicati in un articolo scientifico “peer-reviewed”.

Si noti che il confronto con il mondo reale è tutto sommato una questione marginale, in quell’articolo. Si parla di “osservazioni” (medie lungo 25 anni o piu’) ma solo perche’ ritenute utili per valutare le probabili grandezze dei parametri usati nei modelli, e quindi la possibile rilevanza relativa di ciascuna forzante.

Agli autori praticamente non interessa tutto cio’ che non e’ finalizzato a quella specifica valutazione: perche’ in una seconda dicotomia con il mondo reale, in una tale visione del mondo tutto cio’ che non sia incluso nella modellistica è “rumore”, in altre parole “trascurabile”.

Nel “mainstream” della scienza contemporanea del clima, non c’è nessun tentativo di “tornare in laboratorio”, tutta basata sulle forzanti, neanche per esempio per rianalizzare e imparare qualcosa di nuovo da osservazioni inattese: perché queste ultime sono “rumore” (a volte denominato “tempo metereologico”) e quindi sono, anzi vanno ignorate. E non c’è nessuno sforzo significativo per misurare se qualcosa non stia andando per il verso giusto: per esempio, i confronti fra i risultati dei modelli e le osservazioni sono semplicemente visivi, non numerici.

Quel che c’e’ di buono in tutto questo è che rimangono aree enormi di ricerca in campo climatico, lasciate intonsi per le generazioni future. Il lato negativo invece è che i modelli climatici, al momento, sono come scavati nella pietra, inamovibili, qualunque sia il clima reale là fuori.

Quali previsioni dai modelli climatici?
Scettici e non-scettici sembrano andare d’accordo sul fatto che i modelli non possano fare previsioni (previsioni cioè che possano essere falsificate, o confermate, tramite osservazioni) per periodi più brevi di circa 25 anni a partire dalla data del calcolo.

Infatti, RealClimate sembra indicare un quarto di secolo, più o meno, come il periodo di tempo minimo necessario a ottenere le necessarie “medie” che possano essere chiamate “clima” piuttosto che “tempo metereologico”. In realta’ si tratta di un secondo esempio di come i climatologi AGW abbiano severamente limitato il loro campo d’azione: come tutto cio’ che non possa essere modellato dalle forzanti è indicato come “rumore”, così tutto cio’ che si annulli sulle scale venticinquennali è, anch’esso, “rumore”.

Abbiamo insomma cominciato con la “scienza del clima” ma poi ci siamo incastrati nel “fare medie multi-decennali per valutare i parametri da utilizzare nella stima dell’effetto delle forzanti”.

Si puo’ falsificare (o dimostrare) i modelli basati sulle forzanti?
No. Cosi’ come stanno le cose, e’ assolutamente impossibile. Bisognerebbe aspettare venticinque anni, per poi verificare questo o quell’altro modello, e tutti quelli, all’epoca, saranno drammaticamente obsoleti. E basteranno un paio di eruzioni vulcaniche per annullare ogni previsione.

Insomma, senza modo per falsificarli, direbbe l’epistemiologo Karl Popper, i modelli proprio non sembrano poter essere scienza.

Alcuni di coloro che credono nell’AGW rispondono a quella domanda con improbabili affermazioni, insinuando che il criterio della falsificazione sia ormai roba vecchia: una risposta un po’ lugubre, che uno si aspetterebbe non da scienziati, ma da loschi inventori di macchine dal moto perpetuo.

In relta’, la domanda sul dimostrare/falsificare i modelli climatici, può semplicemente essere la domanda sbagliata. I modelli non sono ne’ adatti, ne’ pensati per fare previsioni, anche se poi vengono abusati in tal senso da fior di scienziati (e da politici e ambientalisti innamorati delle catastrofi). I modelli climatici sono soltanto strumenti per studiare l’effetto possibile di ciascuna forzante. Hansen ed altri, nell’articolo sopracitato, parlano di “usare il modello per simulazioni di cambiamenti climatici futuri”.

La parola chiave è naturalmente “simulazioni”.

I modelli non sono uno strumento per previsioni del tempo, e neanche del clima. Nel suo rapporto 2001 l’IPCC (il gruppo intergovernamentale delle Nazioni Unite che si occupa di cambiamenti climatici) ha infatti dichiarato, in termini non incerti: (dal IPCC TAR-WG1, 2001).

“Nella ricerca e nella modellistica sul clima, bisogna riconoscere che abbiamo a che fare con un sistema caotico accoppiato in maniera non-lineare, e quindi che la previsione a lungo termine delle condizioni climatiche future non è possibile”

Quello che i modelli possono fare è simulare l’effetto delle diverse forzanti, qualcosa che comunque non e’ possibile osservare; e simulare l’effetto cumulativo delle forzanti, aggiungengo incertezza a incertezza visto che vanno modellate anche le varie interazioni. E anche l’effetto cumulativo, non si pensa che sia davvero osservabile.

A quanto e’ dato sapere, il gruppo di RC non ha mai affermato altro. Buon per loro. Forse pero’ potrebbero essere stati più chiari, più spesso, ma finalmente, ultimamente stanno cominciando a muoversi nel verso giusto, arrivando a scrivere:

“[…] La media di insieme (dei modelli) aumenta monotonicamente in assenza di grandi eruzioni vulcaniche, ma [quella media] è la componente forzata del cambiamento climatico, non [qualcosa] che potrebbe accadere nel mondo reale. […] “

E Kevin Trenberth, un autore importante del rapporto IPCC-TAR nel 2001, ha scritto recentemente:

“In effetti non ci sono affatto previsioni fatte dall’IPCC. E non ci sono mai state. L’IPCC offre invece ‘what-if’, “cosa succederebbe se”, possibili scenari climatici futuri che corrispondono a determinati andamenti delle emissioni.”

Debolezze Composte
Occorre ricordare un punto importante: di per sè, fare una “stima” è normale nel fare ricerca scientifica; la modellistica al calcolatore è un ottimo strumento per situazioni molto complesse; le forzanti sono un buon metodo per tradurre un sistema in un modello trattabile; ed l’analisi degli “scenari” e’ il modo standard per valutare il rischio.

Ma quando si parla di climatologia basata sulle forzanti, tutte quelle componenti agiscono insieme peggiorando le loro debolezze piuttosto che migliorando i loro punti forti: le stime sono troppo spesso soggettive, i modelli al calcolatore sono usati per studiare le forzanti invece che il clima, le forzanti sono considerate “reali” anche se non possono essere misurate ed gli “scenari” sono usati come previsioni invece che per quantificare i rischi reali.

La scienza dell’AGW è addirittura alla base di una grande organizzazione intergovernativa (l’IPCC), decine di riunioni internazionali, l’azione collettiva di migliaia di persone, un Oscar ed un Nobel per la Pace: tutto in nome di qualcosa che ogni persona informata sa essere impossible da predire.

Che genere di scienza è la Climatologia?
Se ci si limita al “calcolo degli scenari”, la climatologia modellistica è una scienza (“la scienza dele forzanti del clima”, in effetti). E RealClimate un buonissimo sito. Lo stesso ragionamento si applica a tanto giornalismo scientifico contemporaneo preoccupato dell’AGW, compresi Scientific American, American Scientist, New Scientist, Science, Nature.

Quando si leggono articoli e reportage su quelle pubblicazioni, basta immaginare una visione del mondo (una “narrativa climatica“) dove la climatologia, la più incerta delle scienze esatte, è trasmutata in una scienza applicata, uno strumento politico-decisionale dove contano soltanto le forzanti e, fra le forzanti, solo quelle di origine antropogenica (sarebbe infatti difficile fare politica riguardo le forzanti non-antropogeniche…).

Ma quella e’ una visione troppo ristretta per essere utile, per esempio nella gestione del rischio, e tanto meno per far progredire la scienza. Piu’ che altro, porta all’assurdo di preoccuparsi di possibili uragani futuri, invece che degli argini che cedono adesso agli uragani presenti.

È tempo di ampliare la “narrativa climatica”, estraendo e liberando la scienza del clima dalla gabbia dei modelli, delle forzanti, degli scenari. I modelli sono stati la culla della climatologia, avrebbe detto Tsiolkovsky, ma non possiamo vivere per sempre nella culla.



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