Negli ultimi anni i termometri globali hanno riscritto la storia climatica del nostro pianeta. Mese dopo mese, le analisi delle temperature superficiali mondiali elaborate dalla NASA hanno registrato sequenze senza precedenti di anomalie storiche, accompagnate da diffuse ondate di calore marino e da un continuo allargamento dello sbilancio energetico planetario (Earth’s Energy Imbalance). Questi picchi hanno acceso un dibattito serrato all’interno della comunità scientifica internazionale: le anomalie eccezionali osservate rientrano ancora nella variabilità prevista dai modelli climatici di ultima generazione o il sistema Terra sta manifestando una sensibilità climatica superiore a quanto stimato in passato?
Per rispondere a questi interrogativi cruciali, MeteoWeb ha intervistato in esclusiva il Dr. Gavin Schmidt, Direttore del NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS) di New York City e Senior Climate Advisor dell’agenzia spaziale statunitense. Matematico e modellista del clima tra i più autorevoli e citati al mondo, Schmidt è da oltre due decenni alla guida dello sviluppo delle proiezioni climatiche globali e della serie storica NASA GISTEMP, uno dei pilastri empirici su cui poggia la comprensione moderna del riscaldamento globale.
Con il rigore e la lucidità che contraddistinguono il suo approccio scientifico, il Direttore del NASA GISS fa chiarezza sulle cause dei recenti record termici, analizzando il ruolo complesso degli aerosol navali, delle eruzioni vulcaniche e della variabilità interna. Ridimensiona alcune narrazioni semplificate sull’indebolimento della Corrente a Getto e illustra come la NASA stia integrando l’Intelligenza Artificiale all’interno dei modelli fisici del sistema Terra. Di seguito, il testo integrale delle domande e delle risposte.
Dr. Schmidt, negli ultimi anni l’analisi delle temperature globali GISTEMP della NASA ha registrato una sequenza straordinaria di mesi consecutivi con anomalie termiche record. Dal punto di vista diagnostico, come valuta il NASA GISS i fattori determinanti alla base di questo picco acuto, in particolare l’interazione tra il trend di fondo legato ai gas serra, le dinamiche di El Niño e le forzanti radiative vulcaniche o associate agli aerosol?
“La questione dell’attribuzione dei diversi trend e dei singoli picchi termici è molto più complessa di quanto non possa mostrare la semplice osservazione della serie temporale del GISTEMP. Se da un lato i nostri lavori hanno dimostrato in modo convincente che i trend a lungo termine sono associati all’aumento dei gas serra (modulati dagli aerosol antropici) e che gli eventi di El Niño e le eruzioni vulcaniche possono spiegare i picchi registrati nel 1998, 2006, 2016 e 2024 così come le flessioni del 1992-1993, 2021, ecc., le residue incertezze relative sia alle emissioni di aerosol sia alla risposta del sistema climatico rendono difficile, fino a questo momento, fornire un’attribuzione quantitativa definitiva per gli ultimi anni. Sospettiamo che i rapidi cambiamenti negli aerosol derivanti dal trasporto marittimo abbiano giocato un ruolo importante, così come la riduzione a lungo termine delle emissioni nell’Asia orientale; tuttavia, riuscire a distinguere con esattezza il ruolo della variabilità interna, dei feedback climatici e di queste variazioni nelle forzanti radiative è un lavoro ancora preliminare”.
Il disequilibrio energetico della Terra continua ad ampliarsi e la stragrande maggioranza del calore in eccesso viene assorbita dagli oceani, provocando estese ondate di calore marino. Quali sono i principali segnali diagnostici che indicano se l’accumulo di calore oceanico stia entrando in una fase accelerata o non lineare?
“L’incremento del contenuto di calore oceanico corrisponde molto bene ai trend dello sbilancio energetico della Terra (Earth’s Energy Imbalance – EEI) osservati dai satelliti della NASA, e questi valori sono effettivamente in aumento. Questo squilibrio energetico agisce come un acceleratore per il clima e, teoricamente, ci si aspetterebbe che porti a un’accelerazione nel trend delle temperature. Tuttavia, riuscire a rilevare statisticamente una tale accelerazione è complicato dal ‘rumore’ intrinseco presente nel sistema, e la previsione sul fatto che tale accelerazione continuerà dipende in larga misura da quale risulterà essere l’attribuzione finale dei fattori di cui abbiamo parlato prima. L’identificazione formale di questa accelerazione attesa ha un’importanza soprattutto matematica: gli impatti sul mondo reale si fanno sentire prevalentemente a causa del riscaldamento effettivo cumulato finora, e probabilmente si è speso più tempo a dibattere su questo aspetto rispetto alla sua rilevanza pratica. Il punto cardine rimane uno: il pianeta continuerà a scaldarsi fintanto che continueremo a emettere CO2″.
Si è acceso un vivace dibattito nella comunità scientifica sul fatto che le recenti anomalie termiche fossero adeguatamente previste dai modelli di generazione CMIP6, o se il sistema climatico stia mostrando una sensibilità climatica effettiva più elevata rispetto alle stime precedenti. Qual è il suo punto di vista sull’affidabilità dei modelli alla luce di questi anni record?
“Gran parte di questo ‘dibattito’ è costituita da persone che non si ascoltano a vicenda e che non esaminano attentamente le questioni specifiche (come accade fin troppo spesso, suppongo!). Ci sono diversi elementi da considerare. I trend di temperatura osservati rientrano ancora pienamente all’interno dello spread (la dispersione) dei modelli CMIP6, e rientrano tuttora all’interno del sottogruppo di modelli caratterizzati da sensibilità climatiche ‘ragionevoli’. E questo rimarrà vero anche una volta che aggiungeremo i dati del 2026 al grafico. Tuttavia, i trend registrati nello sbilancio energetico terrestre, in particolare nella radiazione a onde corte (ovvero l’albedo planetario), non rientrano nelle simulazioni (Schmidt et al., 2023). Inoltre, se si guarda nello specifico al 2023, quell’anno risulta anomalo per essere stato così caldo pur senza essere iniziato con un evento di El Niño. Va considerato, però, che molti dei confronti e delle deduzioni sulla sensibilità climatica provengono dall’analisi di simulazioni CMIP6 che utilizzavano forzanti stimate a partire dagli scenari ipotizzati dal 2015 in avanti. Oggi abbiamo un quadro molto più preciso di ciò che è realmente accaduto da allora (in particolare per quanto riguarda gli aerosol, l’eruzione dell’Hunga-Tonga, i grandi incendi boschivi, ecc.); pertanto, un confronto ingenuo e diretto tra le simulazioni CMIP6 e le osservazioni reali può rivelarsi fuorviante proprio perché le forzanti utilizzate all’epoca non erano corrette. Purtroppo non siamo ancora pronti con i modelli più aggiornati e con le forzanti corrette per dirimere chiaramente la questione, ma contiamo di esserlo all’inizio del prossimo anno”.
Il riscaldamento globale non è geograficamente uniforme: l’amplificazione artica e le variazioni nei gradienti termici meridionali stanno modificando la circolazione emisferica. Come valuta il legame tra l’innalzamento della linea di base termodinamica e la persistenza dinamica di pattern meteorologici estremi (come cupole di calore, blocchi anticiclonici e alluvioni lampo) alle medie latitudini?
“La configurazione geografica del riscaldamento è un elemento previsto da moltissimi anni ed è chiaramente visibile nei dati osservativi (fatta eccezione per i trend recenti nel Pacifico tropicale e, forse, per gli Oceani Meridionali). L’impatto sulla circolazione atmosferica, invece, è molto meno chiaro. Ci troviamo di fronte a un sistema caratterizzato da un elevatissimo rumore di fondo, in particolare durante l’inverno dell’emisfero boreale e i trend possono apparire e scomparire nel tempo. I lavori di qualche anno fa che suggerivano un legame diretto tra la perdita di ghiaccio marino artico e le ‘ondulazioni’ della Corrente a Getto non sembrano aver retto alla prova dei fatti. Alcuni aspetti fisici sono comunque decisamente più chiari: l’aumento nell’intensità delle precipitazioni si sta verificando esattamente com’era stato previsto, così come l’incremento complessivo delle ondate di calore (sia in termini di intensità sia di frequenza), sia sulla terraferma che negli oceani. I fenomeni alluvionali, d’altro canto, sono molto più complessi della semplice quantità di pioggia caduta, e la loro attribuzione è di conseguenza meno netta; inoltre, i cambiamenti nei blocchi anticiclonici sono difficili da catturare nei modelli climatici standard, rendendo incerta anche la loro attribuzione”.
I modelli basati sul machine learning e sull’Intelligenza Artificiale si stanno espandendo rapidamente nella meteorologia e nella climatologia. In che modo il NASA GISS sta integrando l’IA con i modelli accoppiati fisici tradizionali e con i dataset satellitari per migliorare la risoluzione e l’efficienza computazionale?
“Questo è un momento scientificamente entusiasmante. Gli emulatori basati sul machine learning applicati alle simulazioni di previsione meteorologica hanno mostrato grandissime potenzialità e stanno ottenendo risultati eccellenti; tuttavia, questo successo non si trasferisce automaticamente e con facilità alle previsioni climatiche a causa della natura intrinsecamente ‘fuori campione’ (out-of-sample) del cambiamento climatico (non si dispone di dati di addestramento storici per un clima mai sperimentato prima). Ciononostante, stiamo impiegando con successo emulatori di machine learning del nostro modello climatico per calibrare al meglio i modelli rispetto alle osservazioni reali: utilizziamo ampi ensemble di parametri perturbati e sfruttiamo il machine learning per individuare combinazioni ottimali di parametri che non saremmo mai stati in grado di trovare manualmente. Inoltre, possiamo usare il machine learning per racchiudere e semplificare processi complessi consentendone l’uso in configurazioni di calcolo più leggere; infine, possiamo utilizzare gli emulatori per generare scenari nuovi o aggiuntivi senza dover ricorrere all’esecuzione del modello fisico completo. Altri impieghi dell’IA, come la traduzione dei vecchi codici di programmazione storici verso le nuove architetture hardware basate su GPU, stanno diventando letteralmente più utili di settimana in settimana”.
In qualità di Direttore del NASA GISS e attraverso storiche iniziative divulgative come RealClimate, lei è da decenni in prima linea nella comunicazione scientifica. In un contesto informativo sempre più frammentato da disinformazione, polarizzazione ed echo chamber algoritmiche, qual è l’approccio più efficace per gli scienziati nel comunicare incertezza probabilistica, prove empiriche e urgenza d’azione?
“Vorrei tanto saperlo! Esistono moltissime opinioni diverse su questo tema, così come competenze e abilità differenti tra i ricercatori. Data questa grande varietà di canali e piattaforme, credo che la cosa migliore sia che le persone con una formazione scientifica facciano tutto ciò che possono ovunque siano attive, dedicandosi a ciò per cui riescono a trovare entusiasmo (e, a volte, finanziamenti!). È difficile spostare l’ago della bilancia, ma più è profonda e ampia la ‘panchina’ dei talenti della scienza del clima, maggiori saranno le probabilità di riuscire a raggiungere le persone nel loro contesto quotidiano. Non esiste una formula magica di parole, un formato mediatico o una personalità che possa rendere facile questo problema così complesso (purtroppo). Ma questa è una sfida di lungo termine, e i nostri sforzi nella comunicazione devono diventare tanto sostenibili quanto i nostri sistemi energetici”.
I punti chiave dell’intervista: la diagnosi fisica della NASA
Le risposte del Dr. Gavin Schmidt forniscono una lettura rigorosa dello stato del clima e della scienza predittiva:
- L’attribuzione dei picchi record: il riscaldamento a lungo termine è inequivocabilmente trainato dai gas serra modulati dagli aerosol. I record eccezionali degli ultimi anni presentano tuttavia una complessa sovrapposizione tra la variabilità naturale (El Niño), i feedback climatici e i rapidi mutamenti nelle forzanti radiative, tra cui il forte abbattimento degli aerosol solfati dalle rotte marittime globali e il calo emissivo in Asia orientale.
- L’acceleratore energetico planetario: i dati satellitari NASA confermano che l’Earth’s Energy Imbalance (EEI) è in costante aumento e l’oceano assorbe la quota dominante di questo surplus. Più che la dimostrazione puramente matematica di un’accelerazione del riscaldamento, l’aspetto fondamentale è la realtà fisica degli impatti termici già in atto e il fatto che la Terra continuerà a scaldarsi finché non si azzereranno le emissioni di biossido di carbonio.
- La tenuta dei modelli CMIP6: le temperature osservate rientrano tuttora nell’intervallo previsto dai modelli CMIP6 dotati di sensibilità climatica realistica. Le discrepanze maggiori riguardano l’albedo planetario (onde corte). Molte critiche sui modelli nascono dal fatto che le simulazioni CMIP6 utilizzavano scenari di forzanti stimate dal 2015 in poi: i nuovi modelli aggiornati con le forzanti reali (aerosol effettivi, incendi storici ed eruzione dell’Hunga-Tonga) faranno piena chiarezza.
- Getto polare e riscaldamento artico: se da un lato l’aumento dell’intensità delle precipitazioni e la frequenza delle ondate di calore sono conseguenze termodinamiche accertate e previste, l’ipotesi formulata anni fa circa un legame diretto tra fusione dei ghiacci artici e aumento dei meandri della Corrente a Getto non ha retto alle verifiche empiriche. L’attribuzione dinamica dei blocchi anticiclonici rimane un campo complesso e soggetto a forte rumore naturale.
- L’Intelligenza Artificiale come acceleratore: se nel meteo a medio termine l’IA pura eccelle, nelle proiezioni climatiche il sistema si muove in un regime fisico “fuori campione” mai registrato storicamente. La NASA sfrutta il machine learning in modo ibrido: per ottimizzare la calibrazione dei parametri fisici dei modelli globali, alleggerire i carichi di calcolo ed eseguire il porting dei codici sui supercomputer a GPU.
Le conclusioni del Dr. Gavin Schmidt
L’analisi di Gavin Schmidt sgombra il campo da semplificazioni e scorciatoie interpretative, restituendo alla discussione sul clima la complessità e l’onestà intellettuale del metodo scientifico. Di fronte ad anomalie termiche che infrangono record storici, la risposta della comunità scientifica della NASA non risiede in conclusioni affrettate, ma nella meticolosa verifica dei dati satellitari, nell’aggiornamento costante delle forzanti radiative reali e nell’integrazione delle tecnologie digitali più avanzate all’interno delle leggi fisiche fondamentali che governano l’atmosfera.
In un’epoca di polarizzazione comunicativa, il monito del Direttore del NASA GISS è un invito alla concretezza e alla costanza: non esistono risposte semplici a problemi complessi, ma la costruzione continua di conoscenza scientifica condivisa rimane l’unico strumento solido per guidare le scelte del nostro futuro.
Chi è il Dr. Gavin Schmidt
Gavin A. Schmidt è un climatologo e modellista del clima di fama mondiale, Direttore del NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS) a New York City e Senior Climate Advisor della NASA. Laureatosi all’Università di Oxford e con un dottorato in matematica applicata conseguito presso l’University College di Londra (UCL), è tra i massimi esperti globali nella comprensione della variabilità climatica passata, presente e futura attraverso la modellistica numerica accoppiata oceano-atmosfera. È stato tra i principali architetti e supervisori dell’analisi delle temperature globali NASA GISTEMP, uno dei set di dati più importanti al mondo per il monitoraggio climatico.
Autore di oltre 150 pubblicazioni peer-reviewed e co-autore del volume Climate Change: Picturing the Science, nel 2004 è stato tra i fondatori del celebre blog scientifico RealClimate. Nel 2011 l’American Geophysical Union gli ha conferito il prestigioso AGU Climate Communication Prize per il suo straordinario contributo alla divulgazione rigorosa e trasparente delle scienze del clima.