A proposito d’incertezza scientifica, abbiamo vissuto recentemente l’esperienza abbastanza sconcertante delle continue diatribe tra virologi, infettivologi, primari, analisti, esperti veri e falsi di Covid-19, sfociate talvolta persino in iniziative giudiziarie.

Ma sull’origine dei cambiamenti climatici l’incertezza è ancora maggiore e la conflittualità che ne deriva è vieppiù veemente. La climatologia è una scienza giovane, o forse, più che una scienza a sé stante, sarebbe più corretto definirla una sorta di approccio multidisciplinare a un problema molto complesso, basato su scienze consolidate da una lunga tradizione, quali la fisica, chimica, biologia, geologia, paleontologia, zoologia e le loro varie declinazioni. Queste scienze, e segnatamente la Fisica, che ha fatto un po’ da “madrina” a tutte le altre, hanno ottenuto i loro maggiori successi attraverso l’applicazione del metodo cartesiano, teorizzato nel “Traité de l’Homme” (1633) e denominato spesso meccanicismo riduzionistico, che mira alla comprensione della natura delle cose complesse riducendole alla interazione delle sue componenti, o a sottosistemi più semplici e fondamentali, descrivibili come parti di un apparato meccanico, che di essi non è che un assemblaggio.

Ad esempio, i successi della Fisica Atomica nel descrivere l’interazione fra luce e materia non sarebbero stati possibili se non si fosse separata, nel calcolo dei livelli energetici dell’atomo, l’interazione elettrostatica tra il nucleo e l’elettrone da quello dell’atomo con il campo di radiazione, considerando questo come una piccola perturbazione di un sistema energeticamente più grosso.

Qui sorge la prima difficoltà per la climatologia: la complessità. Il clima è un sistema complesso, consiste cioè di sottosistemi che interagiscono dinamicamente fra loro e non possono essere analizzati separatamente. Tali sistemi vengono studiati tipicamente attraverso apposite metodologie di indagine di tipo “olistico” che consistono essenzialmente in modelli analitico-computazionali in toto (“il tutto è maggiore della somma delle singole parti”) dei comportamenti dei singoli sottosistemi assieme alle loro reciproche interazioni. Queste interazioni sono spesso di tipo non-lineare, per cui la risposta di un sottosistema (e quindi del sistema nel suo complesso) a una somma di stimoli non è in genere data dalla somma delle risposte agli stimoli presi singolarmente, né amplificando lo stimolo di un certo fattore si ottiene una risposta amplificata dello stesso fattore.

Qui incontriamo la seconda difficoltà nello studio del clima: la non-linearità. La fisica ha sempre trattato malvolentieri i fenomeni non-lineari, cercando di linearizzarli, anche quando essi non devono essere trattati come sistemi complessi e sono quindi molto più semplici del clima. Una delle ragioni del successo della Meccanica Quantistica (la teoria del microcosmo) è di essere rigorosamente lineare, mentre la Relatività Generale di Einstein (la teoria del macrocosmo) non lo è, ma lontano dalle grandi masse può essere linearizzata, producendo equazioni formalmente identiche a quelle delle onde elettromagnetiche ed è così che già un secolo fa si è prevista l’esistenza delle onde gravitazionali, recentemente osservate.

La linearizzazione tuttavia non sempre funziona. Basti pensare alla fisica dei plasmi (ossia i gas ionizzati) che vengono usati per la fusione nucleare. Questa è un fenomeno arcinoto, teorizzato e verificato sperimentalmente sin dal 1932 su piccola scala, ben prima che venisse scoperta la fissione, che poi è diventata la sorgente vera dell’energia nucleare utile per l’uomo. Su grande scala, invece, la tecnica prevalentemente studiata e sperimentata, ossia la fusione controllata a confinamento magnetico, presenta elementi di non-linearità nel comportamento dei plasmi, che, in aggiunta alle difficoltà tecnologiche ed economiche, rendono ancora oggi molto difficile fare previsioni attendibili sulle prospettive reali di utilizzo della fusione nucleare come fonte primaria di energia per l’umanità.

Il clima è chiaramente un sistema altamente non-lineare: perché non c’è una relazione lineare tra i vari forzanti e l’anomalia termica (effetti di feedback, come vapore acqueo, nuvole, circolazione acque oceaniche).

La terza difficoltà è senz’altro la maggiore: la non-sperimentabilità. Il clima non è suscettibile di sperimentazione in laboratorio ed è questa la condizione che pone più problemi, perché non permette di usare il metodo sperimentale per validare i modelli teorici. Qual è la conseguenza più seria di questa limitazione? L’impossibilità di verificare o falsificare l’ipotesi antropica (Anthropogenic Global Warming, Agw) e quindi di assegnare o meno all’uomo la responsabilità, unica o prevalente, del riscaldamento globale, di stabilire cioè una relazione biunivoca di causa e di effetto. Vediamo perché.

Per stabilire una relazione di causa e di effetto occorre che si verifichino due condizioni: 1) la causa (nella fattispecie l’ipotesi antropica) deve produrre l’effetto osservato (nella fattispecie il riscaldamento globale, detto anche anomalia termica); 2) l’effetto osservato deve essere il prodotto esclusivo o almeno prevalente della causa ipotizzata. Nella fattispecie, noi potremmo essere certi solo della condizione 1), ma non della condizione 2), in quanto l’anomalia termica può essere dovuta anche ad altre cause e non solo all’intervento dell’uomo.

La ragione di questo risiede essenzialmente nel fatto che l’ipotesi Agw non può essere sottoposta ad una verifica sperimentale, come invece richiede il metodo scientifico universalmente accettato, fino dai tempi di Galileo e Cartesio. Il metodo consiste nel formulare un’ipotesi interpretativa del fenomeno naturale preso in esame e sulla base di questa costruire un modello, anche estremamente rozzo e semplificato, ma che sia in grado di poter essere sottoposto a un test di laboratorio, in modo da poterne verificare o meno le predizioni: se il risultato è positivo allora gli scienziati cominciano ad aver fiducia nel modello e possono raffinarlo ed arrivare per gradi ad una descrizione più accurata e completa del fenomeno in questione. Se invece il risultato è negativo, in genere abbandonano il modello e provano ad elaborare e a testarne un altro.

Ora, per quanto riguarda l’ipotesi dei cambiamenti climatici indotti dall’uomo, non è possibile, per evidenti ragioni pratiche e data l’estrema complessità del sistema climatico, riprodurre in laboratorio un modellino del pianeta Terra, e studiarne il comportamento variando i parametri fisici che influenzano il clima, attribuendo così ad ogni parametro il peso giusto e sperando poi di trarne delle informazioni utili per fare predizioni su scala globale. L’unica cosa che la Scienza è in grado di fare in questi casi sono delle simulazioni al computer, peraltro assai complesse e sofisticate, ma con il limite di poter soddisfare solo la condizione 1) suddetta, non certo la 2).

Vediamo i due grafici che riproducono i dati misurati di anomalia termica dal 1860 ad oggi, confrontati con i modelli Cmip (Coupled Model Intercomparison Project), elaborati dal International Panel on Climate Change (Ipcc - Technical Summary 2013, figs. TS9, p. 60).

Il grafico soprastante evidenzia il buon accordo tra le temperature misurate e le elaborazioni dei modelli in presenza di tutti gli elementi “forzanti del clima”, ivi comprese le attività umane. Se invece queste ultime vengono tolte dal modello, il risultato è quello riportato nel grafico sottostante, che evidenzia una divaricazione tra le previsioni del modello e i dati a partire dal 1960 circa.

Cosa si può dire di questo risultato? Certamente la condizione 1) è soddisfatta dal modello, perché l’andamento della temperatura senza la presenza dell’uomo è diverso dal precedente, ma la 2) certamente no, perché non possiamo escludere l’intervento delle altre cause naturali nel determinare l’anomalia termica. Questo sarebbe possibile solo se, per assurdo, avessimo a disposizione le misure di temperatura di un altro pianeta Terra gemello ma senza l’uomo o con l’uomo in uno stadio di sviluppo pre-industriale, e quindi se potessimo verificare che le predizioni del modello sono in accordo con esse. Naturalmente Ipcc sostiene che le cause naturali sono ben descritte dai loro modelli, ma se così fosse, essi dovrebbero descrivere bene gli andamenti dell’anomalia termica globale che si sono avuti nel passato e di cui abbiamo numerose indicazioni (proxies), cosa che invece non accade. Su questo punto ci sarà un approfondimento in un prossimo articolo.

(*) Presidente Associazione Astri