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L’altalena del clima

Quando nel 1930, Sir Gilbert Walker, direttore degli Osservatorimeteorologici indiani, comincio’ il suo famoso studio delle oscillazionia largo raggio del clima, sapeva di imbarcarsi su un percorso lento edifficile,irto di difficoltà di ogni tipo, di cui quelle scientifiche forseerano le più facili a risolversi.
Il lavoro di Sir Gilbert consisteva nell’analizzare lunghe serie temporalidi dati di pressione al suolo, cioe’ una misura grossolana della quantitàdi aria atmosferica che grava su ogni punto della superficie terrestre,corrispondenti a posizioni lontanissime tra di loro, e cercare di scoprirele relazioni nascoste tra di loro. Le relazioni nascoste si possono scopriremediante l’uso di uno strumento statistico molto semplice, il “coefficientedi correlazione”, che si puo’ calcolare con un procedura semplice etediosa, e quindi Sir Gilbert contava sull’aiuto del suo valido assistente,Mr. Bliss, che, come si legge in un uno dei numerosi lavori che pubblicaronoassieme “aveva validamente assistito nel calcolo delle correlazioni”,ma il problema principale era la raccolta dei dati stessi. Sir Gilbert riuscìa mettere le mani sui suoi dati in un paziente lavoro di alcune decine dianni, tessendo una fitta corrispondenza, e ricevendo quindi lunghe teoriedi numeri per posta, la posta fisica, quella che oggi spesso si chiama conscherno, “snail-mail”, posta-lumaca.
Il risultato dei suoi lavori fu pubblicato in una serie di ponderosi articoliall’inizio degli anni ‘30. Tali lavori permisero la scoperta di relazionisorprendenti fra parti lontane del globo, per esempio tra l’isola di Pasquae il nord dell’Australia. La pressione al suolo in questi due punti cosìlontani tra di loro oscillava in modo coerente, essendo al minimo in unpunto quando era al massimo in un altro, con una specie di gigantesca altalena.Sir Gilbert coniò il nome di Oscillazione Australe (Southern Oscillation)per questo fenomeno, ma stranamente i suoi lavori rimasero sostanzialmentedimenticati fino a quando, agli inizi degli anni ‘80, non ci si rese contoche l’Oscillazione Australe faceva parte di un sistema di interazioni atmosfera-oceanoancora piu’ grandioso, che collegava un fenomeno oceanico (El Nino) conuno atmosferico (la Southern Oscillation) in quello che adesso passa sottoil nome di ENSO.
L’esistenza dei fenomeni ENSO è alla base delle nostre migliori speranzedi poter realizzare previsioni stagionali (da una a due stagioni) in anticipo.Tuttavia al loro apparire, negli anni ‘30, i lavori di Walker non suscitaronogrande entusiasmo. L’attenzione della meteorologia e della oceanografiaera rivolta altrove, verso la nascente formalizzazione matematica delledue discipline, e non c’era molto tempo da dedicare ad un oscuro fenomenotropicale di dubbia identiticazione. Walker non lo sapeva, ma fu anche sfortunato.Per motivi sconosciuti, gli anni ‘30 videro un attenuarsi della OscillazioneAustrale e la prima grande El Nino arrivò nel 1940-41, in un Pacificodove si era troppo occupati ad ammazzarsi a vicenda per preoccuparsi dellatemperatura superficiale dell’oceano. La difficoltà di reperire idati era comunque tale che la conoscenza della situazione del Pacifico diventavadisponibile per gli scienziati solo dopo molti anni.
La situazione migliorò con l’avvento delle previsioni del tempo operative,che richiesero la costituzione di una rete di telecomunicazioni mondiale.Le previsioni del tempo richiedono la conoscenza dello stato inziale dell’atmosfera,per poter far partire la simulazione numerica. E per poter calcolare talestato è necessario avere osservazioni dell’atmosfera in tempo reale.
I meteorologi costruirono così una rete che avvolge il pianeta, costituitada stazioni di osservazione della temperatura, del vento e di molte altrevaribili atmosferiche. Le osservazioni vengono inviate via telefono o radioad alcuni centri mondiali che le usano per fare le previsioni e le altreapplicazioni. I dati raccolti in questo modo vennero accumulati nel tempofino a costruire vere e proprie banche dati che contengono informazionisugli ultimi 20-30 anni di storia dell’atmosfera. Le condizioni meteorologicheinfatti non conoscono confini e le nazioni sono costrette a collaborareperché senza i dati dei vicini non sarebbe possibile fare le previsionedel tempo in casa propria. La comunità dei meteorologi e dei climatologiha quindi riconosciuto da molto tempo l’importanza di essere in contatto,di essere “networked”. L’arrivo di Internet ha solo fatto precipitareuna tendenza gia’ fortissima. I meteorologi sono tra i piu’ avanzati suquesta strada. I centri di previsione meteorologica lavorano notte e giorno,digerendo e ordinando il flusso dei dati in entrata e restituendo le previsionidel tempo per i prossimi giorni. Prima di Internet, le previsioni, sottoformadi mappe geografiche di distribuzione di temperatura, vento, etc., venivanodiffuse attraverso macchine grafiche analogiche, i “mufax”. Inogni caso occorreva una certa sofisticazione anche solo per essere in gradodi ricevere le mappe di previsione. Il mufax aveva le caratteristiche distampare su strane carte sensibili dai colori bizzarri. Negli Stati Unitisi prediligeva un delicato color seppia, in Italia andava una cartina argentea;tutte diventavano subito illeggibili, degradandosi rapidamente. Internetha cambiato tutto.
Mentre scrivo, ho visitato la previsione del centro europeo (figura)per i prossimi tre giorni. La figura mostra la distribuzione prevista dipressione al suolo per l’area Europea, ma forse e’ meglio dare un occhiataalla situazione globale (figuraA) (figura B),che ci mostra una cosiddetta “mappa di geopotenziale”, ovverol’altezza alla quale si trova la superficie di pressione di 500mb, circametà della pressione al suolo. Se la previsione europea non e’ soddisfacente,si può andare a guardare quella americana, del National Weather Service(figura),anche questa recuperata in tempo reale mentre sto scrivendo queste righe.Non è importante entrare nel merito di queste figure, la cosa importanteè comprendere come la Rete ci mette in grado di avere sotto le maniuna quantità di informazioni spaventosa, superiore di ordini di grandezzaa quella disponibile agli scienziati solo pochi anni fa.
Le previsioni del tempo sono un esempio impressionante, ma tutto sommatoprevisto: la necessità di fare previsioni in tempo reale porta consé, per così dire, lo sviluppo di una rete di telecomunicazioniveloci e affidabili, ma nel caso di parametri climatici l’impatto èstato molto più ampio. Sir Gilbert Walker fece i suoi studi senzaavere la più pallida idea di cose stesse succedendo nel Pacificoin tempo reale. In particolare, non aveva la minima possibilità diseguire i dettagli dell’evoluzione delle interazioni aria-mare nel Pacifico.Una delle più grandi difficoltà consisteva nel fatto che lanatura accoppiata dell’ENSO richiede sia parametri atmosferici che oceanografici.Misurare l’oceano è molto piu’ difficile che misurare l’atmosfera,per cui per molto tempo i fenomeni ENSO sono stati tenuti sotto osservazionecontrollando costantemente la differenza di pressione tra Tahiti e Darwin,detta Southern Oscillation Index (SOI). Possiamo recuperare l’SOI piùrecente molto facilmente (figura):seduto nella mia poltrona posso avere il polso della situazione del Pacifico.L’SOI sembra indirizzato decisamente verso valori positivi, tipici di unasituazione di temperature superficiali fredde, a cui gli scienziati in questitempi “politically correct” hanno dato nome di La Nina, il femminiledi El Nino. La situazione superficiale può essere controllata nellamappa di temperature superficiali (figura)raccolta dal sistema di misura TAO, che spedisce via satellite le misureraccolte nel Pacifico ad un server a Seattle, che indica un raffreddamentodella temperatura nel Pacifico equatoriale. La tendenza può esserevista bene nel grafico temporale delle temperature all’equatore (figura),il tempo scorre verso il basso e la tendenza verse le temperature freddeè evidente. Questo fino al mese scorso, gennaio 1996. Alcuni sistemisperimentali di previsione prevedono in realtà un riscaldamento peril 1996, chi ha ragione? A noi non resta che stare attaccati al server persaperlo, il povero Sir Gilbert dovette aspettare anni.
Il pianeta sotto la punta delle dita, un aumento verticale della nostracapacità di raccogliere dati, non tutto è dovuto alla Rete. Sofisticati sistemi di trasmissione dati via satellite, grande affidabilitàdelle tecnologie abbandonate in automatico in ambienti spesso difficilie ostili, sono solo alcune delle motivazioni di questo sviluppo vertiginoso. Tuttavia è la Rete che ci ha permesso di fruire di questa rivoluzionein un modo che non era possibile concepire neanche pochi anni fa.