In principio era la previsione

Pausa del riscaldamento o buco dell'ozono - La scienza del clima viene ripetutamente criticata per essere sorpresa dai fenomeni ambientali e per essere in grado di spiegare le osservazioni solo a posteriori. [1] Il fatto che la strada verso la conoscenza della fisica del clima possa percorrere anche il percorso inverso è dimostrato dall'esempio delle precipitazioni estreme, dove ciò che i ricercatori avevano previsto 30 anni fa viene ora confermato: le precipitazioni intense stanno diventando più frequenti. [2]

Teoria iniziale e primi modelli

La base teorica di questa previsione risale addirittura all'inizio del XIX secolo, quando la "Piccola Era Glaciale" in Europa stava volgendo al termine: Beno?t Clapeyron e Rudolf Clausius riconobbero che l'aria calda può assorbire più vapore acqueo. Quando i due scienziati descrissero questa correlazione in termini fisici, non si rendevano conto che il loro lavoro avrebbe avuto un ruolo centrale nella letteratura sul cambiamento climatico quasi due secoli dopo.

Le prime previsioni dei modelli sulle precipitazioni intense sono state fatte negli anni '80, molto prima che fossero disponibili chiare tendenze osservative. I modelli di allora risolvevano l'atmosfera verticalmente in 4-5 strati invece che in 80, come avviene oggi, e le maglie erano di 500 km invece che di 25 - quindi le Alpi erano piatte e le coste appena riconoscibili. Tuttavia, i due scienziati giapponesi Noda e Tokioka riuscirono a prevedere che con l'aumento delle emissioni di CO₂-Oltre all'aumento della concentrazione di gas serra nell'atmosfera, aumenteranno anche le precipitazioni intense, e molto più rapidamente della media annuale delle precipitazioni.

Confermato dall'osservazione

Oggi un gran numero di studi osservazionali conferma questa previsione: Le precipitazioni intense sono effettivamente aumentate in tutto il mondo [3] e anche in Svizzera [4]. Tuttavia, l'interpretazione di questi studi richiede spesso conoscenze statistiche avanzate. Ora siamo riusciti a dimostrare che l'intensificazione delle precipitazioni intense in Europa e Nord America può essere facilmente dimostrata e illustrata ai non addetti ai lavori con un semplice grafico. [2] Più l'evento è estremo, maggiore è l'aumento relativo.

La tendenza osservata corrisponde sorprendentemente alla teoria di Clausius e Clapeyron ed è coerente con i modelli climatici globali e regionali ad alta risoluzione, anche se questi tendono a sottostimare l'aumento.

Niente di nuovo nella fisica del clima?

Se oggi i nostri computer sono almeno un milione di volte più veloci, ma le previsioni sono sempre le stesse di 30 anni fa, non abbiamo imparato nulla? Sì, abbiamo imparato qualcosa: ora conosciamo molto meglio i processi che portano alle precipitazioni intense e molti altri processi che determinano l'atmosfera, il tempo e il clima. Insieme alle evidenze delle misurazioni e della modellazione, questo è il motivo per cui i ricercatori sul clima hanno molta più fiducia nelle loro previsioni oggi rispetto a 30 anni fa.

Naturalmente le previsioni regionali e locali sono ancora incerte e numerose domande rimangono senza risposta, come ad esempio la velocità con cui le precipitazioni intense aumenteranno a livello locale o regionale nelle regioni monsoniche e ai tropici. Le precipitazioni convettive, cioè quelle che si verificano tipicamente in estate quando l'aria calda sale (convezione), sono state finora stimate (parametrizzate) in quasi tutti i modelli sulla base di correlazioni statistiche. Oggi, per la prima volta, abbiamo l'entusiasmante opportunità di risolvere la convezione nei modelli e quindi di affinare le previsioni (vedi post in ETH News).

Un modello tipico

Il fatto che un fenomeno complesso come l'aumento delle precipitazioni abbondanti venga prima previsto dalla teoria e dai modelli e solo successivamente osservato può sorprendere i non addetti ai lavori. Tuttavia, si tratta di uno schema tipico della scienza del clima. Altri esempi sono l'effetto di riscaldamento dei gas serra, descritto già nel XIX secolo, o il massiccio assorbimento di calore da parte degli oceani. In alcuni casi, i modelli hanno persino contribuito a identificare le discrepanze nelle serie temporali delle osservazioni, ad esempio nella temperatura media globale.

Naturalmente, questo non significa che tutte le previsioni fatte dai modelli climatici siano corrette. Ad esempio, simulano sistemi di alta pressione bloccati troppo raramente o precipitazioni leggere troppo frequentemente. Ecco perché gli scienziati del clima non si basano mai solo su una simulazione. La nostra fiducia si basa piuttosto sulla coerenza tra teoria, dati statistici di misurazione e una cascata di modelli con risoluzioni diverse. Tuttavia, le previsioni ottenute in questo modo hanno senso solo se le usiamo per prendere decisioni, invece di aspettare che si concretizzino.