Imperfetti e indispensabili

“Are general circulation models obsolete?” sembra un’appendice un po’ nostalgica a Clima 2050. La matematica e la fisica per il futuro del sistema Terra di Annalisa Cherchi e Susanna Corti, due co-autrici del vol. 1 (“scienze fisiche”), del VI rapporto IPCC. Il top.

La perspective dei Pnas era suggerita ieri da Gavin Schmidt che “seguo” su Twitter. Spero che Musk non lo distrugga…

Bella in effetti. E’ una storia dei molti pregi e di alcuni difetti persistenti dei GCM. Spoiler alert: non sono obsoleti tant’è che l’autore e le tre autrici suggeriscono di usarli in futuro per esplorare ipotesi controfattuali. Un po’ come anni fa, simulando una concentrazione atmosferica di CO₂ stabile dal 1850 per vedere se aumentava la temperatura globale.

Il libro è un saggio breve (166 pp. compreso l’indice analitico) nella collana “Chiavi di lettura” (indispensabili pure loro) della Zanichelli. Con tono gentile, spiega come sono creati i modelli attuali e come mai sono ben più delicati da assemblare e maneggiare dei GCM di Manabe e Wetherald, dei ricercatori di Exxon Mobil o di Jim Hansen negli anni Ottanta.

Schema di GCM, V. Balaji et al., PNAS, 14 novembre 2022

Spiega anche a Zichichi e seguaci rimasti a metà del Novecento le equazioni di fisica e dinamica dei sistemi caotici, in un capitolo con parecchie formule, ma indolore. C’è una descrizione appassionata e appassionante delle tre differenziali di Lorenz che nel 1963

• non pretendeva di simulare l’atmosfera reale, ma voleva studiarne alcuni aspetti cominciando con qualcosa di semplice (grassetto mio, se il poco che ne so m’ha fatto ridere, chissà le autrici). Non sapeva di aver in mano una bomba a orologeria. Anzi, non sapeva di aver costruito la farfalla che avrebbe scatenato l’uragano nel mondo della fisica…

Detto questo, scrivono che le farfalle sono due e le variabili tre.

Da allora i modelli si sono espansi per includere un numero crescente di forzanti, retroazioni e punti di svolta. Al contempo si sono ristretti per simulare un’evoluzione su scala temporale più breve e geografica sempre più locale, l’alta definizione che manca ai GCM. Per rispondere a domande scientifiche, ovvio. E prima ancora per soddisfare le esigenze e le necessità dei governi che finanziano la ricerca e dovrebbero tenerne conto per pianificare mitigazione e adattamento. Le infrastrutture di messa in sicurezza del territorio e dei suoi abitanti. Le discendenti del tanto bistratto Mose che oggi ha salvato Venezia di un’acqua granda devastante.

Dopo una COP come quella appena conclusa a Sharm el-Sheik, il capitolo “Le conseguenze dei cambiamenti climatici” andrebbe fatto copiare 1 volta ai governanti più ottusi più 1 per ogni figli* e nipote. Eppure le autrici non sono disperate, forse per il senso di partecipare a uno sforzo collettivo, senza frontiere né fra le discipline né fra paesi, che sembrano provare nelle ultime pagine intitolate “Clima di collaborazione”.

L’introduzione sulla differenza tra meteo e clima, mi fatto venire in mente il saggio di Giorgio Parisi sull’ultimo numero di Asimmetrie, la rivista dell’INFN. Parisi dà una propria definizione di complessità, il tema di questo numero:

• il sistema nervoso degli insetti si ripete identicamente in tutti gli esemplari di una data specie, è stato selezionato dalla natura per svolgere certe funzioni e ha una limitata capacità di apprendimento. È un sistema sicuramente complicato, ma la sua rigidità non lo rende particolarmente complesso. Il nostro sistema nervoso è invece l’archetipo della complessità: le sue connessioni sono almeno in parte casuali e non sono ottimizzate in partenza per svolgere tutti i compiti.

Chi studia il sistema nervoso delle drosofile o delle api avrebbe parecchio da ridire, sospetto. Semmai sarebbe d’accordo con il seguito:

• Questo mi porta alla definizione operativa di sistema complesso che preferisco (e che mi riservo di precisare meglio più avanti): un sistema complesso è un sistema del quale si può parlare a lungo. In altri termini, più cose possiamo dire sul comportamento di un sistema, più ricco è il linguaggio da usare, più variegata è la sua descrizione, maggiore è la complessità del sistema.

Tra gli esempi c’è anche il clima, la risonanza stocastica che amplifica il segnale e le rivelazioni paleoclimatiche della carota Epica… Angelo Vulpiani, suo co-autore di un famoso paper su un modello stocastico del clima, firma invece “Dalla farfalla al tornado“. E visto che alla COP, si son dimenticati l’obiettivo +1,5°C, suggerisco di leggere pure “Questione di gradi” di Filippo Giorgi.

foto di Tohru Kimura, Scientific Reports, 8 dicembre 2021

A proposito di animali e di temperature, via Twitter sono incappata in un paper sui benefici delle cure termali, d’inverno, per i capibara di uno zoo giapponese.

Per una volta, le cavie sono state sottoposte a un esperimento piacevole. Dopo un bagno di 30 min/al dì per 21 giorni nelle fonti termali a 35 °C, avevano il pelo lucido, senza più forfora né squame, e la pelle più liscia, idratata e sana.