A poche settimane di distanza dalla pubblicazione dei risultati della ricerca scientifica sugli scenari dell’AMOC di cui abbiamo già parlato il 22 giugno su MeteoWeb, abbiamo intervistato il professor Jost von Hardenberg. Professore ordinario e docente di climatologia presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture-DIATI del Politecnico di Torino, von Hardenberg è il coautore dello studio focalizzato sul destino della circolazione atlantica. Con lui abbiamo esplorato il dietro le quinte di uno studio di grande rilievo scientifico, svelando aneddoti inediti, curiosità storiche e i complessi meccanismi che regolano il nostro pianeta.
Dai cicloni al contrario di “The Day After Tomorrow” alla realtà dell’AMOC
Il punto di partenza non poteva che essere il cinema d’azione catastrofico, che ha impresso nell’immaginario collettivo il rischio del congelamento fulmineo dell’emisfero settentrionale. Il professore, al nostro riferimento cinematografico, ha esordito proprio con una battuta fulminea su Hollywood, ricordando che si tratta di un “film fantastico, bellissimo, ma con i cicloni che giravano al contrario…“, una metafora perfetta per chiarire come l’opera non possieda un reale valore scientifico, pur avendo il grande pregio di rendere popolare la complessa questione dell’AMOC. La distanza tra la celluloide e il laboratorio si colma attraverso strumenti matematici di straordinaria precisione.
“La mia attività è quella di studiare il clima, il cambiamento climatico, attraverso la modellistica numerica globale con modelli che stanno diventando sempre più complicati, nel senso buono, sono sempre più ricchi come numero di componenti del sistema climatico che hanno rappresentati” spiega infatti il professor von Hardenberg, delineando il cuore tecnologico del suo lavoro quotidiano. “La modellistica numerica del clima è il tema portante, su questo si è innescato l’interesse per un altro tema molto popolare che è quello dei tipping point, il fatto che alcuni elementi del sistema climatico possano eventualmente subire delle transizioni che vanno oltre la semplice risposta lineare che vediamo abitualmente nei modelli”.
Cosa sono i tipping point e il fantasma della Terra palla di neve
Proprio su questa base computazionale avanzata si innesca l’interesse per un tema che affascina e spaventa l’opinione pubblica: i punti di non ritorno planetari. “La modellistica numerica del clima è il tema portante, e su questo si è innestato lo studio dei cosiddetti tipping point“, approfondisce von Hardenberg. “Parliamo del rischio che alcuni elementi del sistema climatico possano subire delle transizioni improvvise, andando ben oltre la semplice risposta lineare e graduale che vediamo abitualmente nelle simulazioni“. Il professore ci spiega che esistono elementi mastodontici, su scala interamente continentale, che si comportano come giganteschi interruttori ambientali. “L’AMOC, ovvero il trasporto meridionale in Atlantico, e alcuni aspetti della foresta amazzonica sono i classici esempi di tipping element“, chiarisce lo scienziato. “Se il riscaldamento globale supera una determinata soglia critica, detta appunto tipping point, questi sistemi transiscono verso un nuovo stato attraverso una mutazione che diventa irreversibile alle condizioni attuali“.
Per far capire la gravità del concetto in modo divulgativo, l’esperto ricorre a un affascinante parallelo con il passato remoto del nostro pianeta. “L’idea di fondo è che esistano due modalità di funzionamento alternative e che una perturbazione possa farci cascare da uno stato all’altro, rendendo poi necessari cambiamenti enormi per poter ritornare allo stadio precedente“, avverte von Hardenberg. “Circa 700 milioni di anni fa, la Terra ha subito una serie di episodi in cui si è trasformata in una vera e propria palla di neve, un fenomeno noto come Snowball Earth. Si tratta della manifestazione macroscopica del feedback ghiaccio-albedo: se copro il pianeta di ghiaccio, l’albedo aumenta tantissimo, la Terra riflette più luce, si raffredda ancora di più e fa formare altro ghiaccio. Questo è successo davvero più volte nella storia profonda del nostro pianeta, e presenta somiglianze con il meccanismo dinamico a due stati“.
Il pool di esperti del Politecnico e il super network europeo Critical Earth
Un lavoro di questa portata non nasce mai dal nulla, ma è il frutto di un’eccezionale sinergia internazionale e del lavoro sul campo di giovani ricercatori di talento. Il professore ci tiene a raccontare come è nata l’avventura scientifica all’interno dell’ateneo torinese, dove lavora dal 2019. “L’autore principale di questo articolo è Oliver Mehling, che ha svolto la sua ricerca proprio nell’ambito del suo dottorato presso di noi“, racconta von Hardenberg con evidente orgoglio. “Abbiamo avuto la grande opportunità di finanziare il suo percorso di studi grazie a un prestigioso progetto europeo chiamato Critical Earth, inserito nel circuito delle Marie Curie Innovative Training Network“. Si tratta di programmi d’eccellenza estremamente selettivi e competitivi a livello internazionale. “L’Unione Europea finanzia gli istituti che ospitano questi giovani ricercatori, offrendo loro la possibilità di frequentare scuole estive, seminari e incontri, creando una vera e propria rete collaborativa“, spiega il docente del Politecnico di Torino. “All’interno di questo programma abbiamo proposto di investigare meglio il ruolo dell’AMOC come possibile punto di non ritorno. Insieme a noi ha lavorato anche la ricercatrice Katinka Bellomo, che oggi è professoressa associata a Padova ed è una grandissima esperta di questi temi. Insieme abbiamo costruito un pool di esperti focalizzato sulle instabilità oceaniche“.
Quando un lago gigante in Canada bloccò le correnti 12.000 anni fa
Il dibattito scientifico sull’AMOC è vibrante: mentre alcune ricerche allarmistiche sostengono che la corrente stia per spegnersi del tutto, lo studio torinese invita alla cautela, ricordando come funziona la vera ricerca scientifica. Ma da dove nasce l’idea stessa che l’oceano possa fermarsi? Il professore ci fa fare un salto nel tempo, partendo dalle prime intuizioni teoriche fino ad arrivare a un incredibile aneddoto geologico. “Già negli anni ’60 del secolo scorso, il grande oceanografo Henry Stommel propose un modellino matematico molto semplice che mostrava la coesistenza di due stati di funzionamento per la circolazione atlantica“, spiega von Hardenberg. “Nel primo stato, che è quello attuale, le acque calde e salate risalgono l’Atlantico in superficie – una dinamica legata ai venti e alla Corrente del Golfo – e arrivano nella zona tra Groenlandia, Islanda e Norvegia. Lì, esposte alle rigide temperature nordiche, queste acque si raffreddano ma rimangono salate; diventando densissime, sprofondano e tornano indietro in profondità verso l’Atlantico del Sud, comportandosi come un immenso nastro trasportatore oceanico“.
Tuttavia, i modelli mostrano anche una seconda soluzione matematica. “Esiste uno scenario in cui questo meccanismo si indebolisce enormemente, si ferma o addirittura si inverte, andando al contrario“, rivela lo scienziato. “I modelli più complessi confermano che questo spegnimento è possibile, e la storia paleoclimatica della Terra ci dice che è già accaduto certamente diverse volte durante i periodi glaciali degli ultimi 2 milioni di anni“. L’esempio più curioso e affascinante risale però a un’epoca molto più vicina a noi. “Circa 12.000 anni fa, intorno al 10.000 avanti Cristo, la Terra stava uscendo dall’ultimo periodo glaciale e le temperature globali erano ormai vicine a quelle attuali“, racconta in modo suggestivo il professore. “I ghiacci si stavano fondendo rapidamente. A un certo punto, il Lago Agassiz che copriva un buon pezzo dell’attuale Canada, formatosi proprio dal ritiro della calotta glaciale nordamericana, ruppe gli argini e si riversò improvvisamente nell’Oceano Atlantico. Quell’immensa e subitanea scarica di acqua dolce bloccò rapidamente l’AMOC. I segnali geologici mostrano che la vegetazione europea in piena ripresa collassò e si registrò un rapidissimo e drastico calo delle temperature sul nostro continente. Quindi sappiamo che un collasso completo dell’AMOC è un evento possibile”.
Il pezzo mancante nei calcoli dell’IPCC: il fattore Groenlandia
L’elemento di assoluta originalità della ricerca italiana risiede nell’aver individuato e corretto una mancanza piuttosto sorprendente all’interno delle simulazioni climatiche standard utilizzate a livello internazionale. “Nel mondo esistono tantissimi programmi di simulazione a lungo termine. L’IPCC, ad esempio, ha utilizzato ben 50 modelli climatici differenti per redigere il suo ultimo report globale“, svela von Hardenberg. “Tuttavia, la gran parte di questi complessi modelli non tiene conto in modo esplicito dell’afflusso di acqua dolce derivante dalla fusione della calotta glaciale della Groenlandia“. Il team di Torino ha quindi deciso di colmare questo vuoto metodologico. “Abbiamo preso i dati sull’acqua di fusione groenlandese estratti da un modello indipendente molto sofisticato e li abbiamo letteralmente ‘iniettati’ nei nostri esperimenti numerici, confrontando il caso con acqua aggiuntiva rispetto a un caso di controllo che non la prevedeva“, spiega dettagliatamente il coautore. “I grafici della nostra ricerca parlano chiaro: l’acqua della Groenlandia amplifica e accelera il processo di indebolimento delle correnti, ma non innesca alcuna instabilità catastrofica. Non si supera il tipping point. Questo accade perché i modelli realistici e complessi tendono a mostrare meno comportamenti estremi rispetto ai modellini matematici semplificati. La nostra conclusione è netta: confermiamo l’indebolimento dell’AMOC nel corso del secolo, ma escludiamo un collasso improvviso e irreversibile“.
La buona notizia sul futuro: l’esperimento a 450 anni e la CO₂
Ed è qui che si inserisce la vera e propria svolta introdotta dallo studio del team di Torino, che porta una ventata di speranza nel panorama della letteratura scientifica sul clima, offrendo una risposta alla domanda sulla reale irreversibilità del fenomeno. “I modelli più semplici suggeriscono che, a parità di condizioni, l’AMOC possa bloccarsi in modo irreversibile“, spiega von Hardenberg. “Per verificare questa teoria, abbiamo fatto un esperimento numerico: abbiamo spinto le elaborazioni dei computer molto avanti nel tempo, simulando uno scenario in cui, dopo un forte riscaldamento, la concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera viene fatta diminuire gradualmente fino a tornare sui livelli attuali o preindustriali“.
Si tratta chiaramente di una simulazione teorica, poiché richiederebbe tecnologie di cattura della CO₂ su una scala globale che oggi non siamo in grado di realizzare, ma il responso del computer è stato straordinario. “La buona notizia è che, nelle nostre simulazioni, l’AMOC torna a rafforzarsi e recupera i suoi livelli sani originari, indipendentemente dalla quantità di acqua dolce che era stata immessa in precedenza a causa dello scioglimento dei ghiacci“, annuncia con entusiasmo il professore. “Certo, stiamo parlando di proiezioni collocate a 400 o 450 anni nel futuro, ma questo ci dice che l’indebolimento non rappresenta un destino irreversibile. Il sistema Terra mantiene una solida capacità di stabilizzarsi se riusciamo a contenere e sanare il riscaldamento globale“.
Le boe dicono la verità: l’indebolimento delle correnti è già in atto
Di fronte a proiezioni che guardano alla fine del secolo o ai prossimi quattrocento anni, sorge spontanea una domanda cruciale: ma l’oceano ha già iniziato a rallentare, o stiamo parlando solo di ipotesi future? Su questo punto, il professor von Hardenberg non lascia spazio a dubbi o interpretazioni negazioniste. “C’è un’evidenza assoluta, basata su misure fisiche reali, che l’indebolimento delle correnti sia già in atto nel nostro presente”, dichiara fermamente il professore straordinario. “Non stiamo parlando soltanto di proiezioni future dei modelli. Le misurazioni dirette fatte in mezzo all’oceano attraverso una rete di boe e sensori posizionati specificamente per questo scopo hanno una storia scientifica di 30 anni. Un periodo non lunghissimo per questo scopo, ma analisi recenti dimostrano in effetti un tangibile rallentamento“. Il docente difende l’operato della scienza climatica: “Conosco perfettamente i limiti e le incertezze intrinseche dei modelli numerici, ma i sistemi attuali sono diventati incredibilmente bravi nel riprodurre fedelmente il clima che osserviamo. Sul fatto che l’indebolimento sia già in corso, sarebbe estremamente sorprendente se non fosse così“.
Ondate di calore in Europa e il paradosso del Jet Stream
L’ultimo grande mistero divulgativo riguarda gli effetti meteorologici diretti sulla nostra pelle. Se la Corrente del Golfo e l’AMOC trasportano caldo verso l’Europa e ora si stanno indebolendo, perché le cronache estive continuano a registrare ondate di calore record, con l’anticiclone africano che surriscalda nazioni come Francia, Inghilterra, Belgio, Svizzera e l’intera area del Nord Italia? Non si tratta di una contraddizione? Il professore ci spiega magistralmente questo paradosso meteorologico. “I cambiamenti delle temperature superficiali dell’Oceano Atlantico influenzano profondamente il clima europeo, e persino le ondate di calore estive possono essere collegate alle anomalie termiche oceaniche registrate nei mesi precedenti“, precisa von Hardenberg. “L’indebolimento dell’AMOC non va a compensare o ad annullare il riscaldamento globale antropico. Al contrario, questo rallentamento crea una sorta di ‘zona fredda’ localizzata esclusivamente sull’Atlantico settentrionale. Questa macchia fredda stravolge la normale distribuzione delle aree di alta e bassa pressione, alterando le circolazioni cicloniche e provocando impatti meteo ben precisi e talvolta estremi sul continente europeo, complicando ulteriormente le previsioni per i prossimi decenni“.
Il fenomeno, insomma, è una complessa sovrapposizione di tasselli differenti. “L’AMOC si inserisce in un contesto di mutamenti rapidissimi“, conclude il professore del Politecnico. “Il Nord Atlantico si scalda velocemente, ma l’Artico si sta riscaldando più di ogni altra zona del pianeta a causa del fenomeno dell’amplificazione polare, legato a specifici meccanismi di retroazione climatica. Questo squilibrio termico tra il polo e l’equatore modifica profondamente il comportamento del Jet Stream, la grande corrente a getto atmosferica, spostando tutta la circolazione dell’emisfero nord. Nel film The Day After Tomorrow assistiamo a un congelamento immediato dell’Europa perché la corrente si spegne dall’oggi al domani. Nella realtà, per fortuna, i tempi della Terra richiedono secoli o millenni. Quello che vivremo nei prossimi decenni non sarà un inverno nucleare, ma un riscaldamento generalizzato in cui l’indebolimento dell’AMOC si manifesterà, nelle aree più settentrionali dell’Atlantico, come un ‘mancato riscaldamento’ o un riscaldamento molto minore rispetto al resto del globo. Una complessità che ci impone di non abbassare la guardia e di azzerare il prima possibile le emissioni di gas serra“.
