Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


domenica 7 marzo 2010

Clima: correlazione e causazione

 

Un colloide è una miscela dove una sostanza è finemente dispersa in un altra. In molti casi, si tratta di sostanze organiche disperse in acqua. Anche noi esseri umani siamo, sostanzialmente, dei colloidi. Questo ha fatto venire l'idea a qualcuno che studiando i colloidi si possa trovare qualche correlazione fra cose come l'attività solare e il comportamento umano. Tuttavia, questa idea per ora non ha portato a niente di utile. In questo post, ne discuto le ragioni partendo dalla storia del Prof. Giorgio Piccardi che su questa idea ci ha studiato sopra una vita.


Quando mi iscrissi a Chimica, nel 1971, Giorgio Piccardi, ex direttore dell'Istituto di Chimica Fisica, era già molto anziano e morì l'anno dopo. Non l'ho mai incontrato di persona, ma la sua presenza si sentiva ancora in facoltà e c'era chi continuava i suoi esperimenti.

Piccardi lo avevano chiamato "il chimico del sole". Aveva ragionato che noi tutti, esseri umani, siamo materia allo stato colloidale. Allora, perchè non studiare dei modelli di materia colloidale e vedere se ci sono effetti del sole, dei raggi cosmici, o di qualche altra cosa? Questi lui li chiamava "fenomeni fluttuanti"

Così, il lavoro di Piccardi per tanti anni fu di preparare tutti i giorni dei colloidi. Ogni colloide era una specie di nuvoletta di materia che fluttuava in una provetta. Lui osservava diligentemente come questa nuvoletta si comportava. Poi, confrontava quello che aveva visto con le macchie solari, la posizione della terra nella sua orbita e addirittura relativa alla galassia. Da questo, pensava di poter trovare delle correlazioni con certi eventi: guerre, civiltà e imperi, e cose del genere.

E' stato un lavoro lungo e tedioso che è durato decenni e che è proseguito per un po' anche dopo la morte di Piccardi. Mi ricordo di aver conosciuto il tecnico che lavorava con lui. Su questo soggetto ci era invecchiato sopra e continuava ancora ogni tanto a far precipitare un colloide e ad annotarne le proprietà. Quando lui andò in pensione, qualche anno dopo, di fenomeni fluttuanti non si parlò più in facoltà.

Gli anni sono passati, i dati raccolti da Piccardi devono essere ancora da qualche parte, in qualche raccoglitore polveroso. Ci sono ancora i suoi articoli pubblicati su varie riviste, probabilmente ancora disponibili negli scaffali delle biblioteche. Ma nessuno ha continuato il lavoro di Piccardi e nessuno è riuscito ad andare oltre qualche ipotesi di correlazione che però non è riuscito a confermare.

Quando ero studente, e anche dopo, il lavoro di Piccardi mi era parso affascinante e mi era parso anche che, magari, qualcuno avrebbe dovuto continuarlo. Ma, con gli anni e con più esperienza, mi sono accorto che quello di Piccardi non era l'approccio giusto. Non per dir male di uno scienziato di valore che aveva fatto del suo meglio; ma oggi ne sappiamo tanto di più su quelli che lui chiamava "fenomeni fluttuanti" e che oggi tendiamo a chiamare, più normalmente "fenomeni complessi". Ai tempi di Piccardi, di queste cose si sapeva ancora poco e non c'è da meravigliarsi se il suo approccio oggi lo vediamo come completamente obsoleto.

Piccardi aveva localizzato un'area di grande interesse, ma non era mai riuscito ad andare oltre la pura ricerca di correlazioni. Ma in questo modo non si riesce veramente ad andare a capire un sistema complesso. Non ci possiamo aspettare di trovare un'equazione o una correlazione semplice che descriva il sistema; per riuscirci dobbiamo arrivare al nocciolo, descriverne la fisica. Nei sistemi complessi troveremo sempre un comportamento complesso e i nostri sistemi di equazioni si troveranno spesso in difficoltà a descrivere l'andamento di qualcosa che evolve con grande rapidità; ha delle vere e proprie transizioni di fase. Ma, perlomeno, non perderemo mai di vista la fisica - per quanto possa essere complesso un sistema, deve pur sempre obbedire ai principi di base: la conservazione dell'energia, per esempio.

Per spiegarmi meglio, sarà bene che vi faccia un esempio pratico. Pensate al sistema climatico terrestre. Per descriverlo, ci vogliono modelli complessi e non lineari che tengono conto delle interazioni fisiche fra i vari elementi del sistema. Tuttavia, c'è chi non ama i modelli complessi. In un certo senso, li si possono anche capire: non sarebbe bello se esistesse una "equazione del clima" che sta in una sola riga e che ti spiega tutto senza bisogno di modelli complicati? O magari, una correlazione semplice: una periodicità che dipende dalle macchie solari, dal moto della terra nella galassia, dalla posizione della costellazione del Capricorno, o da qualche altra cosa. Purtroppo, non funziona così.

La tentazione di semplificare per forza sistemi che non possono essere semplificati la ritrovate nel tentativo che molti hanno fatto di correlare il riscaldamento globale che osserviamo con l'attività solare. L'idea è che si prende qualche parametro solare che varia: irradiazione, macchie solari, vento solare o altro. Si va a vedere come varia e si confronta con la variazione della temperatura terrestre. Se le due curve si somigliano, uno potrebbe essere tentato di dire che la variazione della temperatura terrestre è causata dalla variazione dell'attività solare.

Vi faccio un esempio di questa correlazione. Per qualche tempo è andato molto di moda su internet far vedere questo grafico che correla l'andamento delle macchie solari con la variazione di temperatura ("anomalia") sulla terra.




Sembra perfetto, vero? E c'è ancora chi continua a farlo girare su internet e a ragionarci sopra. Ma notate dove si ferma il grafico: al 1990, circa. Che cosa è successo in vent'anni da allora? Beh, ecco qui i dati fino al 2007 (da questo link, fra le altre cose un articoletto interessante):



Allora, vedete il problema? Fino al 1990, la correlazione c'era - più o meno -  poi è andata, come si suol dire, a trovare qualche signora dai facili costumi. Non è il solo esempio, ce ne sono molti altri. Chi è esperto di statistica cade spesso nella trappola di massaggiare i dati fino a trovare un buon coefficiente di correlazione fra la temperatura terrestre e qualche altro parametro (macchie solari, raggi cosmici, misura delle scarpe dei carpentieri afgani o che altro). E' facile; ed è anche una trappola mortale. 

Io credo che l'esempio delle macchie solari sia fondamentale per capire come la correlazione non indichi necessariamente causazione. Anche se la correlazione fra macchie e temperatura fosse continuata fino ad oggi, per sostenere che il riscaldamento terrestre è causato dalle macchie solari bisogna che in qualche modo si spieghi il meccanismo fisico che sta dietro alla faccenda. E qui non ci siamo proprio. Mi sono letto svariati articoli di autori che sostengono questa correlazione, ma quando siamo a parlare delle cause fisiche, le spiegazioni sono molto vaghe e carenti se non evidentemente sbagliate. Le macchie solari sono cose molto interessanti, ma qui si tratta di spiegare come fanno a riscaldare un intero pianeta e, per quanto uno possa arzigogolare, la cosa non è ovvia.

Se ci pensate sopra un attimo, in effetti, ci sono molti che cercano di prendere questo approccio per interpretare il riscaldamento globale, ovvero cercare una correlazione e da li inferire una causazione. Basti pensare a tutti quelli che parlano dei "pianeti che si scaldano." Se Giove - per esempio - si scalda e se anche la terra si scalda, questa la posso considerare una correlazione. Da qui si può essere tentati di inferire una causazione: ovvero che la causa in entrambe i casi è il sole. A parte che non è neanche vero che esiste questa correlazione, l'interpretazione rimane scorretta in mancanza di qualche prova che ci dica che in che modo il sole sta scaldando sia Giove come la Terra. Questa di cercare solo correlazioni statistiche è un approccio che non ha portato a niente al tempo di Piccardi e che - molto probabilmente - non ci porterà in nessun posto nemmeno oggi.



Un articolo che da maggiori dettagli sull'attività di Giorgio Piccardi si trova a questo link.