Scoperto un errore fondamentale nei modelli atmosferici?

La temperatura superficiale di un pianeta dotato di atmosfera come la Terra dipende dal bilancio fra la radiazione solare assorbita, e la radiazione che viene riemessa dal pianeta verso lo spazio; questa è solo una versione su larga scala dei bilanci di energia be noti nella chimica ed ingegneria.

I gas serra – per primo il vapore acqueo – riducono la trasparenza dell’atmosfera a particolari lunghezze d’onda, cosicchè parte della radiazione riemessa dalla superficie terrestre viene trattenuta dall’atmosfera che quindi si riscalda fino al punto in cui l’aumento di flusso radiativo (la radiazione di corpo nero), che è proporzionale alla quarta potenza della temperatura, ristabilisce l’equilibrio*. Grazie al naturale effetto serra, la Terra è un pianeta con una temperatura superficiale piuttosto mite.

L’ipotesi del riscaldamento globale antropogenico sostiene che le emissioni antropiche di anidride carbonica in particolare stanno sconvolgendo l’equilibrio dell’atmosfera causando un aumento di temperatura media globale che per magnitudine e velocità è fuori dalla variabilità naturale del nostro pianeta. Un corollario di questa ipotesi è il runaway greenhouse effect (RGE per brevità), secondo il quale arrivati ad una certa soglia di riscaldamento globale si attiveranno dei meccanismi di retroazione positiva che causeranno un enorme (cioè, fino a 6 °C se ricordo bene) incremento di temperatura in breve tempo.

Le equazioni usate per modellare il fenomeno dell’effetto serra non sono spropositatamente complicate, ma nemmeno banali. Classicamente, la soluzione di una di queste equazioni (equazione di Schwarzschild-Milne con approssimazione di Eddington) suppone un’atmosfera semi-infinita; ovvero, che si estende dalla superficie del pianeta fino all’infinito (mentre l’atmosfera reale ha un limite, per quanto non netto). Questo è stato fatto per semplicità di calcolo, e dal 1922 – quando Milne pubblico il suo lavoro – la validità del modello di atmosfera semi-infinita non è stata messa in discussione.

Solo nel 2007 lo scienziato ungherese ed ex-ricercatore NASA Ferenc M. Miskolczi ha pubblicato un articolo (disponibile qui in inglese) che contiene la risoluzione delle equazioni necessarie a modellare l’effetto serra nel caso di un’atmosfera finita. Queste nuove equazioni contengono un termine di retroazione negativa, che renderebbe impossibile lo RGE – secondo l’ipotesi di Miskolczi, la temperatura media globale oscilla intorno ad un valore di stato stazionario (l’oscillare intorno ad uno stato stazionario è una caratteristica di molti altri sistemi naturali) che viene mantenuto grazie ai cambiamenti di concentrazione di vapore acqueo nell’atmosfera, del quale gli oceani costituiscono un tampone pressochè illimitato.

I sistemi a retroazione positiva sono inerentemente instabili, perchè gli effetti di una perturbazione vengono amplificati finchè il sistema finalmente non raggiunge uno stato più stabile. E’ difficile pensare che se lo RGE è la caratteristica naturale dell’atmosfera terrestre, questo fenomeno non sia già avvenuto in passato quando la concentrazione di CO2 era molto maggiore di ora.

Miskolczi ha dichiarato ad un blogger di Daily Tech che la NASA ha rifiutato di pubblicare le sue scoperte per non rischiare di compromettere gli enormi finanziamenti erogati alla ricerca sul riscaldamento globale. Il ricercatore si è quindi dimesso dalla NASA per protesta ed ha pubblicato il suo articolo sul Quarterly Journal of the Hungarian Meteorological Service – che non è certo una rivista di prestigio, questo è evidente. Ma la veridicità di una ipotesi non dipende dal giornale sulla quale viene pubblicata. I risultati di queste nuove equazioni sembrano adattarsi meglio di quelli classici alle osservazioni sia dell’atmosfera terrestre che di quella marziana.

L’ipotesi di Miskolczi, giova ricordarlo, non nega l’esistenza di un riscaldamento globale antropogenico, ma afferma che il fenomeno dell’effetto serra contiene in sè un meccanismo di retroazione negativa che limita le variazioni di temperatura. Per lo stesso motivo, non si tratta nemmeno di una correzione marginale all’ipotesi del riscaldamento antropogenico.

Ora dovremo aspettare che la scienza faccia il suo corso e che altri ricerca possano esaminare il lavoro del nostro ricercatore in modo da fornire conferme, smentite o ulteriori correzioni. Per il momento, Miskolczi non è l’unico ricercatore che ritiene che la sensibilità della temperatura alla concentrazione di CO2 sia molto minore di quanto comunemente accettato: anche S. Schwartz è arrivato a simili conclusioni (PDF) per una via diversa.

 

Fabster

 

23 Responses to “Scoperto un errore fondamentale nei modelli atmosferici?”


  1. 1 Pasquale marzo 17, 2008 alle 8:54 pm

    Complimenti per l’articolo!

    Ciao

  2. 2 Meristemi marzo 17, 2008 alle 10:04 pm

    “Ma la veridicità di una ipotesi non dipende dal giornale sulla quale viene pubblicata”

    Si e no. Pero’ un buon giornale aiuta chi è fuori dalla materia a dare un peso all’ipotesi: se il giornale ha le palle una certa autorevolezza è quasi garantita, nell’altro caso non è affatto detto.

    Viene da chiedersi perchè l’autore non abbia osato mirare a riviste con IF elevato (anzi, almeno indicizzate, questa non mi pare lo sia) con le sue ipotesi indubbiamente affascinanti. Il problema di queste riviste è che non c’e’ modo, per un esterno, di capire se sono serie e scientificamente solide (referees validi e rigorosi, editor competente ad es.) o sono il refugium peccatorum delle pubblicazioni nate male e mandate a stampa da colleghi compiacenti, magari senza filtro alcuno.

    Pur con tutti i difetti dell’indicizzazione (che è basata anche su criteri non di qualità scientifica), almeno rappresenta una qualche forma di garanzia.

  3. 3 Massimo Morelli marzo 17, 2008 alle 10:36 pm

    Questo Miskolczi mica mi convince tanto. Su Real Climate ho trovato dibattuto questo articolo nei commenti di questo post. L’articolo era minimizzato, un commentatore ha risposto piccato e la risposta di uno dei curatori del blog è questa:

    [Response: There are far more papers published than anyone person can read. You have to be selective. A paper that speaks as that one does is off to a bad start in the shall-I-bother stakes. And I already raised one problem, which is that it would make the ice age cycle unintelligible. There are lots of genuine problems to work on in climate change; the basic radiative physics though are well known. There are two other filters people use for shall-I-read-this: is it in a major journal? – in this case, no; and has it been cited? – in this case, its doesn’t look like it; even the skeptic blogs aren’t endorsing it. -W]

  4. 4 fabster2 marzo 18, 2008 alle 6:32 am

    Vedete che succede, la discussione già è finita sui meriti della rivista più che sul contenuto della ricerca in sè.

  5. 5 Lap(l)aciano marzo 18, 2008 alle 7:21 am

    Fabster, ma è per questo che ci sono i referee e le riviste.

    Capire seriamente un articolo che sia anche lievemente lontano dal proprio campo richiede giorni di lavoro. E prima di capire un articolo di climatologia teorica ci metterei per lo meno due settimane di lavoro ininterrotto, nonostante il mio background matematico.

    Non ci ha insegnato niente il caso Carlucci?

  6. 6 fabristol marzo 18, 2008 alle 8:37 am

    Non vedo cosa c’entri la questione della Carlucci qui.
    Fabster ha solo riportato una voce discorde nel panorama della climatologia mondiale.
    E’ stato molto bravo e neutrale e ha riportato link, informazioni a riguardo.
    Citare la Carlucci a riguardo è improponibile.

  7. 7 Lap(l)aciano marzo 18, 2008 alle 10:09 am

    Caro Fabristol,

    non stavo paragonando Fabster alla Carlucci: il mio intervento era una lieve provocazione con un altrettanto lieve fondo di verità sul tema “bisogna fidarsi delle riviste o meno?”.

    Mi dispiace che non sia venuto fuori dal testo.

    Ora lo spiego meglio, allora: il lieve fondo di verità è che se un pubblico “laico” (cioè a digiuno di climatologia) può fare commenti su un articolo di ricerca di climatologia, allora non vedo perchè ce la si prende se la Carlucci discetta di fisica delle particelle. O si accetta il sistema interno di autovalutazione della scienza, o non lo si accetta. Mi risulta difficile accettarlo per la Carlucci e non accettarlo per Fabster.

    Con la clausola che ovviamente ritiro ogni critica se Fabster fa outing come ricercatore nel campo della climatologia.

    Ancora un esempio: dato che io non capisco assolutamente nulla di fisica delle particelle, e non ho voglia o tempo di leggermi gli articoli di Maiani, mi devo affidare al sistema di autovalutazione della scienza e affermare che Maiani è un grande scienziato perchè ha pubblicato in grandi giornali. Se mi permettessi, infatti, di giudicare Maiani dai suoi articoli, il mio giudizio sarebe completamente aleatorio a causa della mia ignoranza in materia, e potrei finire col dare ragione alla Carlucci.

    A presto
    Stefano

  8. 8 Stefano marzo 18, 2008 alle 10:09 am

    L’ultimo rapporto dell’IPCC (International Panel on Climate Change) dà per “molto probabile” il nesso causale tra attività antropiche e global warming, ma la attendibilità dei modelli climatici è messa in discussione da più parti (segnalo questo mio post: http://nonlineare.blogspot.com/2008/01/ipersemplificazioni-sul-clima.html).
    Anche se le nuove equazioni proposte da Miskolczi fossero più corrette delle precedenti in termini fisici e matematici, ciò non toglie che non possiamo ancora dirci certi della loro validità in un contesto fortemente nonlineare. Per esempio, il modello matematico – dico una cosa ovvia – ha necessità di una validazione sperimentale attraverso le osservazioni e misure raccolte nel tempo, e per fenomeni complessi come quelli atmosferici e climatici, servirebbero serie storiche dell’ordine di grandezza di centinaia o migliaia di anni per ciascuno dei regimi climatici possibili, e per le transizioni da un regime all’altro.
    Guido Visconti ha pubblicato un articolo su Le Scienze qualche mese fa (http://lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/Ripensare_i_modelli_del_clima/1318647) dove metteva in luce alcune incongruenze circa l’asserita validità dei modelli atmosferici.
    Più che sulla correttezza formale (che non ho il tempo di verificare, e neanche gli attributi), avrei dubbi sulle conclusioni di questo articolo riguardo l’effetto serra.
    Just my 2 pences.
    Stefano.

  9. 9 nordestcreativo marzo 18, 2008 alle 4:14 pm

    Anche io sostengo che la validità di un’ipotesi non è correlata in alcun modo con l’importanza della rivista.
    Certamente riviste più quotate richiedono una maggiore qualità sull’analisi della bibliografia, sul disegno dell’esperimento sui metodi statistici usati per l’analisi dei dati…
    Però sappiamo bene che la scienza ufficiale può essere addirittura più dogmatica della chiesa ostacolando teorie che non concordano con quelle “ufficiali”.
    Maurizio
    http://mauriziosalamone.blogspot.com/

  10. 10 fabristol marzo 18, 2008 alle 4:34 pm

    Al di là dei problemi relativi alle riviste (il meccanismo dei referee e del IF è ottimo e forse il migliore possibile per ora, ma non PERFETTO come tutti i ricercatori sanno), sulla questione climatica antropogenica ci sono anche fattori ideologici e mediatici non indifferenti.
    Da quando Al Gore ha fatto quello che ha fatto, l’argomento è diventato tabù perfino in ambiente accademico, ed è finito per diventare argomento extrascientifico, cioé politico, religioso e dogmatico.

  11. 11 Mangiucugna marzo 18, 2008 alle 4:45 pm

    Nei problemi che riguardano modelli complessi e facilmente soggetti a errore è evidente che dare risposte non è affatto facile neanche da parte di ricercatori autorevoli.
    Aspettiamo che la peer review, o se volete il semplice meccanismo galileiano della riproducibilità degli esperimenti, faccia il suo corso.
    Non dimentichiamo che c’è chi si sostiene con altrettanto vigore scientifico che l’RGE non esista affatto e che siamo in una fase di oscillazione intorno al punto di equilibrio (una delle prove starebbe nel fatto che dal 2003 la curva delle temperatura media sta scendendo) e che quindi va tutto bene tutto a posto usate ancora i vostri SUV (citazione nient’affatto scientifica ma insomma rende l’idea di chi finanzia le ricerche in uno o l’altro senso).

  12. 12 vitaliano82 marzo 18, 2008 alle 7:23 pm

    so che non c’entra niente con l’articolo ma vorrei sapere se per la metereologia e altre scienze in genere, esiste un motore di ricerca simile a quello che è pubmed per la medicina.

    grazie vitaliano
    http://yellowcar.wordpress.com

  13. 13 J_B marzo 19, 2008 alle 8:29 am

    @vitalino82: personalmente uso l’ISI web of
    knowledge
    .

  14. 14 doghen marzo 19, 2008 alle 10:31 am

    La scienza e la tecnica conducono l’uomo a fidarsi solo dei numeri….sono i computer che possono dire, noi dobbiamo fidarci solo delle macchine….visto che invece mi interessa risvegliare le sopite capacità umane, direi: 1)Sicuramente ogni 50enne e superiori si rende conto che il clima è cambiato 2) Ciò che impressiona non è tanto il più caldo o il più freddo (anche se il più caldo d’inverno è innegabile), quanto il disordine climatico, ovvero la fine delle stagioni. Certamente per chi, come me, valuta le cose in termini di micro e macro, balza agli occhi come il disordine umano si rifletta nel disordine climatico.

  15. 15 fabristol marzo 19, 2008 alle 10:39 am

    non ci sono piu’ le mezze stagioni…

  16. 16 doghen marzo 19, 2008 alle 12:42 pm

    Questa orrenda creazione della modernità….il tecnico, il logico,….una degenerazione dell’homo sapiens….

  17. 17 fabristol marzo 19, 2008 alle 1:23 pm

    Doghen come troll pero’ sei un po’ troppo monotematico.
    Dovresti cambiare un po’ stile, aggiornarti. non puoi fossilizzarti sempre sugli stessi concetti.
    Per esempio esistono troll con multipersonalita’.

  18. 18 fabster2 marzo 19, 2008 alle 1:39 pm

    Ieri ero al lavoro, e poi troppo stanco la sera per rispondere.

    no, non sono un climatologo ma un chimico industrile/ingegnere, quinid ho una certa familiarità con bilanci di energia ed equazioni differenziali – ed anche spettroscopia.

    L’articolo principalmente afferma che il modello di atmosfera semi-infinita e quello di atmosfera finita danno differenti condizioni al contorno, e quindi differenti soluzioni per una particolare equazione. Astraendo dal caso particolare, penso che la bontà delle soluzioni di Miskolczi si possa verificare matematicamente. Quanto bene le predizioni si adattino alle osservazioni, poi, è più difficile da stabilire senza conoscenza specifiche.

  19. 19 capemaster marzo 19, 2008 alle 4:18 pm

    @ vitaliano82: ISI non è gratis… e pubmed racchiude più meno tutto lo scibile.

    prova con scholar.google.com

  20. 20 Fabrizio marzo 20, 2008 alle 3:53 am

    A me sembra che la parte interessante dell’articolo stia in una diversa interpretazione delle leggi di Kirchhoff sull’equilibrio tra atmosfera e superficie terrestre. In realtà basterebbe un esperimentino da laboratorio per provare/confutare quello che dice.
    @omonimo: in realtà la questione è politica dal momento in cui è chiaro che ha a che fare col modo di usare gli idrocarburi; non c’entra Gore..

  21. 21 Anisotropie marzo 22, 2008 alle 12:24 am

    @ vitaliano82
    per la metereologia non lo so, per altre scienze (fisiche) puoi usare arxiv.org

    @capemaster
    pubmed racchiude tutto lo scibile?
    (è una domanda non retorica. non lo conosco molto ma mi pare molto orientato al biomedico… sbaglio? si trovano anche articoli di astrofisica o fisica dello stato solido?)

  22. 22 Bruno Stucchi marzo 25, 2008 alle 2:24 pm

    Real Climate e’ un sito estremamente di parte, per non dire partigiano!


  1. 1 Lo zen e l’arte di rosicare « Bioinfo.Coffee.Break Trackback su marzo 24, 2008 alle 12:47 pm

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