Il clima, il vento dell’opinione e il vento della storia
Il clima, il vento dell’opinione e il vento della storia
La scienza del clima ha quasi 200 anni, come mostra la raccolta dei principali articoli scientifici realizzata dal Prof. James R. Fleming. Questi articoli mostrano il crescente consenso e la convergenza delle opinioni scientifiche che indica l’importanza dei cambiamenti climatici attuali e le prevalenti responsabilità umane.
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L’esperimento di Tyndall (1861)
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Molto spesso si crede che la scienza del clima e dei cambiamenti climatici sia recente e che pertanto sia fondata su conoscenze imprecise e ancora da consolidare. È a causa di questa – errata - credenza che si sentono frequentemente annunciare dei presunti repentini stravolgimenti delle conoscenze acquisite o si attribuisce eccessiva importanza a singoli dati o articoli scientifici. Invece il dibattito scientifico sul tema dei cambiamenti climatici ha una storia importante quanto interessante. Ma purtroppo, i libri di studio di molti di quelli che dibattono non hanno alcuna traccia di questa storia, e quindi, da un punto di vista scolastico, abbiamo a che fare con degli “illetterati del clima” che seguono il vento delle opinioni più disparate.
Il Prof. James R. Fleming del Colby College, Maine, è un valente storico della scienza e della tecnologia, ed in un saggio del 2008 fa soffiare forte il vento della storia, presentando alcuni degli articoli scientifici più rilevanti delle scienze del clima e del sistema terra. Nel saggio originale sono selezionati 20 articoli che coprono il periodo 1824-1995. Ogni articolo è scaricabile in formato pdf e accompagnato da un breve commento che ne inquadra il contesto storico, elenca i contributi fondamentali ed anche i passi falsi, che sono stati poi la base per un dibattito scientifico ed un raffinamento successivo delle conoscenze. Riportiamo di seguito un adattamento di alcune delle parti principali del saggio rimandando ai link finali per i testi originali.
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Per tutti coloro che cercano di comprendere a fondo i temi dei cambiamenti climatici e del riscaldamento globale da parte dei gas serra è consigliabile non solo di leggere la letteratura corrente, ma anche gli articoli scientifici più rilevanti dei primi periodi. Questo tipo di indagine storica è particolarmente rilevante poiché, in un arco temporale che va dai decenni ai secoli, le idee sul clima sono cambiate più rapidamente dei cambiamenti effettivi del sistema climatico. Perciò, gli studiosi delle dinamiche del clima dovrebbero anche essere consci delle dinamiche della scienza – il cambiamento delle idee scientifiche e delle loro applicazioni nel corso del tempo.
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Gli storici della scienza cercano di spiegare come gli scienziati privilegino certi punti di vista su fenomeni che riguardano il funzionamento dell’intero globo, che abbiano componenti sia naturali che antropogeniche, e che variano continuamente in una molteplicità di scale spaziali e temporali. Cerchiamo in particolare di comprendere a fondo quello che gli scienziati sapevano sui cambiamenti climatici in ogni periodo storico ed in che modo abbiano raggiunto quelle conoscenze. […]
Le pubblicazioni originali degli scienziati, unite al materiale di archivio, costituiscono i mattoni di base della storia della scienza. Leggere un articolo scientifico “con le parole degli autori” è un impegno notevole. Il lettore deve considerare la terminologia, le tecnologie ed i metodi di un’altra era. È possibile che un tale esercizio sollevi più domande che risposte – e questo può essere un punto di partenza per la ricerca storica, oppure può sensibilizzare il lettore verso le complessità del passato e porre le ricerche attuali in una prospettiva più ampia che consideri i risultati precedenti. […]
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Studi teorici, esperimenti, misure e modelli sono considerati ugualmente in questa selezione. Il XIX secolo è rappresentato da 4 articoli. Gli articoli teorici degli scienziati francesi Fourier e Poulliet sono riportati nelle loro traduzioni inglesi, e introducono un mondo estraneo nel quale l’effetto serra, la “temperatura dello spazio”, ed il calore residuo della formazione della Terra giocano insieme un ruolo nella determinazione delle temperature terrestri. Nonostante precedano le leggi di base del trasferimento radiativo, queste teorie erano comunque basate su accurati esperimenti di laboratorio ed osservazioni del mondo naturale. L’articolo pionieristico di Tyndall del 1861 riporta i risultati di esperimenti di laboratorio sulle proprietà di assorbimento di quelli che sono diventati noti come “gas serra”, mentre il modello di Arrhenius del 1896, il primo del suo genere, esamina le variazioni glaciali e interglaciali e l’influenza delle concentrazioni di CO2. In questo articolo “scopriamo” gli esperimenti di raddoppiamento della CO2 nei modelli e la nozione che il riscaldamento può intensificarsi alle alte latitudini.
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Lo studio di Ekholm del 1901 sulle variazioni climatiche è notevole per il suo contenuto enciclopedico e per l’analisi delle influenze umane sul sistema climatico, includendo le allora innovative idee sul possibile riscaldamento climatico di origine antropogenica. Dopo un intervallo di alcuni decenni, Callendar, nel 1938 , rinnova la teoria del cambiamento climatico legato alla CO2 mettendo assieme l’aumento delle temperature, la crescita della CO2 atmosferica, ed una nuova, molto più dettagliata comprensione dello spettro di assorbimento ed emissione nell’infrarosso — il cosiddetto “effetto Callendar”. Callendar fu il primo a stimare il valore preindustriale di CO2 atmosferica (il suo 290 ppmv è un ottimo valore ancora oggi) e scrisse:
Siccome l’uomo sta cambiando la composizione dell’atmosfera ad un tasso veramente eccezionale rispetto alla scala di tempo geologica, è naturale interrogarsi sugli effetti probabili di tale cambiamento. Dalle migliori analisi di laboratorio, appare evidente che il principale risultato di un aumento di biossido di carbonio […] sarebbe un graduale aumento delle temperature medie delle regioni più fredde della terra.
Gilbert Plass condivise fortemente le conclusioni di Callender, e nei primi anni ’50, predispose il primo modello al computer riguardante l’effetto serra naturale, includendo anche le attività umane. L’articolo di Bolin e Eriksson del 1958 aiutò a chiarire la chimica dei carbonati negli oceani ed il loro ruolo nell’assorbimento della CO2. Infine, l’articolo “profetico” di Edward Lorenz sul caos deterministico nelle scienze atmosferiche, pubblicato nel 1963, ebbe un impatto significativo e di largo respiro su tutta la scienza in generale, e addirittura sulla conoscenza popolare (il cosiddetto “effetto farfalla”). […]
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La seconda parte della collezione di articoli tratta della varietà dei modelli climatici sviluppati negli ultimi 40 anni, a partire dagli studi di sensitività climatica di Manabe e Wetherland per mezzo di un modello di circolazione generale ed i modelli di bilancio energetico di Budyko e Sellers. Gli articoli di Hansen et al., Cess et al. e Santer et al. sono tre ulteriori esempi di quegli studi di sensitività che ci portano ai rapporti recenti dell’IPCC. Ma c’è molto di più che la modellistica negli studi dei cambiamenti climatici. L’articolo di Keeling del 1970 riferisce sulle misure in atto ancora oggi della CO2 alle Hawaii ed in Antartide. Keeling lanciò un avvertimento sull’aumento della popolazione mondiale e sull’uso crescente di combustibili fossili. Egli sottolineò l’imminenza di un picco nella produzione di petrolio e la possibilità che il cambiamento climatico causato dalle emissioni antropogeniche sarebbe diventato un problema serio.
Vonder Haar e Suomi utilizzarono le nuove tecnologie satellitari per fare le prime misure dirette del bilancio radiativo, un’attività che venne ripetuta in continuo da allora. Nel 1974 venne scoperto che i clorofluorocarburi avevano un’azione chimica negativa sui livelli di ozono stratosferico. Nel giro di un anno Ramanathan sottolineò il loro effetto sul clima sulla base delle loro proprietà di assorbimento nell’infrarosso. Nell’ambito di un’iniziativa dell’Accademia Nazionale delle Scienze nel 1979 e ripetuta spesso da allora, Charney ed altri autori sintetizzarono le opinioni scientifiche sugli effetti dell’aumento dei livelli di biossido di carbonio. La ricostruzione storica di Kellogg sull’impatto umano sul clima serve a ricordarci che siamo stati consapevoli, per lungo tempo, delle possibili conseguenze del nostro consumo senza precedenti di combustibili fossili. Molti degli articoli menzionati da Kellogg sono stati proprio inclusi in questa collezione.
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[…] In aggiunta alla grande diversità di stili ed al lungo arco temporale che coprono, questi articoli sono notevoli per il crescente consenso che mostrano, una convergenza di opinioni scientifiche che indica l’importanza dei cambiamenti climatici e della nostra responsabilità nella scelta di azioni per ridurre gli impatti umani.
Testo originale di James R. Fleming (traduzione e adattamento di Marcello Vichi. La versione completa della traduzione è disponibile sul sito del Focal Point IPCC Italia.
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I link degli articoli o sono stati resi disponibili dagli editori, e sono pertanto soggetti ai termini di utilizzo, oppure sono di dominio pubblico.
Collegamenti agli articoli ed ai relativi saggi in lingua originale
1 ) Fourier, Jean-Baptiste Joseph, 1824. Remarques générales sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires. Ann. chim. phys. (Paris) 2nd ser., 27, 136-67. English transl. 1837 by Ebeneser Burgess, General remarks on the temperature of the earth and outer space. Amer. J. Sci. 32, 1-20.
2 ) Pouillet, Claude S. M., 1838. Mémoire su la chaleur solaire, sur les pouvoirs rayonnants et absorbants de l’air atmosphérique, et sur les températures de l’espace, Comptes Rendus de l’Académie des Sciences 7, no. 2, 24-65. English transl. 1846 by Richard Taylor, “Memoir on solar heat, the radiative effects of the atmosphere, and the temperature of space.” Scientific Memoirs 4, 44-90.
3 ) Tyndall, John, 1861. On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connection of Radiation, Absorption, and Conduction. Phil. Mag. ser. 4, vol. 22, 169–94, 273–85.
4 ) Arrhenius, Svante, 1896. On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. Phil. Mag. ser. 5, vol. 41, 237-276.
5 ) Ekholm, Nils, 1901. On the Variations of the Climate of the Geological and Historical Past and Their Causes. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 27, 1-61.
6 ) Callendar, G.S., 1938. The Artificial Production of Carbon Dioxide and Its Influence on Temperature. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 64, 223–240.
7 ) Plass, Gilbert N., 1956. The Carbon Dioxide Theory of Climatic Change. Tellus 8, 140–154.
8 ) Bolin, Bert and Erik Eriksson, 1958. Changes in the Carbon Dioxide Content of the Atmosphere and Sea due to Fossil Fuel Combustion. In The Amosphere and the Sea in Motion: Scientific Contributions to the Rossby Memorial Volume, Bert Bolin, ed. New York, Rockefeller Institute Press, 130–142.
9 ) Lorenz, E.N., 1963. Deterministic nonperiodic flow. J. Atmos. Sci. 20, 130–141.
10 ) Manabe, Syukuro and Richard T. Wetherald, 1967. Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity. J. Atmos. Sci. 24 (May 1967): 241-259.
11 ) Budyko, M. I., 1969: The effect of solar radiation variations on the climate of the Earth. Tellus 21, 611-619. and Sellers, W. D., 1969. A global climatic model based on the energy balance of the Earth-atmosphere system. J. Appl. Meteorol. 8, 392-400.
12 ) Keeling, C. D. 1970 “Is Carbon Dioxide from Fossil Fuel Changing Man’s Environment?” Proc. Amer. Phil. Soc. 114, 10-17.
13 ) Vonder Haar, Thomas H., and Verner E. Suomi, 1971: Measurements of the Earth’s radiation budget from satellites during a five-year period. Part 1: Extended time and space means. J. Atmos. Sci., 28, 305-314.
14 ) Ramanathan, V. 1975. Greenhouse effect due to chlorofluorocarbons: climatic implications. Science, 190, 50-52.
15 ) Charney, Jule G., Akio Arakawa, D. James Baker, Bert Bolin, Robert E. Dickinson, Richard M. Goody, Cecil E. Leith, Henry M. Stommel, and Carl I. Wunch, 1979. Carbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment, Washington, DC, National Academy of Sciences, 22 pp.
16 ) Hansen, J., D. Johnson, A. Lacis, S. Lebedeff, P. Lee, D. Rind, and G. Russell 1981. Climate impact of increasing atmospheric carbon dioxide. Science 213, 957-966.
17 ) Kellogg, W.W. 1987. Mankind’s Impact on Climate: The Evolution of an Awareness. Climatic Change 10, no. 2, 113-136.
18 ) Hansen, J., I. Fung, A. Lacis, D. Rind, S. Lebedeff, R. Ruedy, G. Russell, and P. Stone 1988. Global climate changes as forecast by Goddard Institute for Space Studies three-dimensional model. J. Geophys. Res. 93, 9341-9364.
19 ) Cess, R. D., G. L. Potter, J. P. Blanchet, G. J. Boer, S. J. Ghan, J. T. Kiehl, H. Le Treut, Z.-X. Liang, J. F. B. Mitchell, J.-J. Morcrette, D. A. Randall, M. R. Riches, E. Roeckner, U. Schlese, A. Slingo, K. E. Taylor. W. M. Washington, R. T. Wetherald and I. Yagai, 1989: Interpretation of cloud-climate feedback as produced by 14 atmospheric general circulation models. Science, 245, 513-516.
20 ) Santer, B. D., K. E. Taylor, T. M. L. Wigley, J. E. Penner, P. D. Jones and U. Cubasch, 1995: Towards the detection and attribution of an anthropogenic effect on climate. Climate Dynamics 12, 77-100.
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