A fine agosto, categoria quattro L'uragano Ida ha devastato la Louisiana e ha causato enormi danni nel nord-est a causa delle inondazioni. Molte case in entrambe le regioni sono state distrutte e si sono verificate interruzioni di corrente prolungate. Mentre Ida si spostava a nord, ha generato tornado, precipitazioni record, inondazioni estese, e ha provocato 82 morti. È possibile determinare quanto il cambiamento climatico abbia influenzato un evento estremo come Ida?

Oggi, poiché gli eventi meteorologici estremi si verificano più frequentemente, le persone si chiedono regolarmente se sono causati dal cambiamento climatico. Dieci anni fa, gli scienziati avrebbero avuto difficoltà a rispondere a questa domanda. Oggi un nuovo tipo di ricerca chiamata scienza dell'attribuzione può determinare, non se il cambiamento climatico ha causato un evento, ma se il cambiamento climatico ha reso alcuni eventi estremi più gravi e più probabili, e se così fosse, di quanto. Ci sono sempre stati eventi meteorologici estremi causati da numerosi fattori naturali, ma il cambiamento climatico sta aumentando il numero e la forza di questi eventi. Ora, è possibile quantificare più precisamente l'influenza del cambiamento climatico, però, determinare che il cambiamento climatico ha contribuito a un evento non significa che abbia causato l'evento.

Cosa può dirci la scienza dell'attribuzione?

Un documento del 2004 intitolato "Contributo umano all'ondata di caldo europea del 2003" è generalmente considerato il primo studio scientifico sull'attribuzione. Ha modellato quanto i gas serra indotti dall'uomo abbiano aumentato la probabilità della storica ondata di caldo del 2003 in Europa.

Oggi, l'iniziativa World Weather Attribution (WWA), una collaborazione di scienziati di tutto il mondo, fa analisi in tempo reale di eventi estremi subito dopo che si verificano per capire quanto il cambiamento climatico abbia avuto un ruolo in essi. La scienza dell'attribuzione calcola la probabilità o la gravità di un particolare evento che si verifica oggi rispetto a come potrebbe essersi svolto in un mondo immaginario che gli umani non hanno riscaldato. Ma poiché anche la variabilità naturale gioca sempre un ruolo, anche se si scopre che un evento estremo è stato reso più probabile dal cambiamento climatico, non significa necessariamente che aumenterà la possibilità che questo tipo di evento si verifichi ogni anno.

Come funziona?

Quando si verifica un evento meteorologico estremo, gli scienziati prima determinano la frequenza con cui potrebbe verificarsi un evento di tale portata sulla base di dati storici e osservativi. Avere buoni dati osservativi che risalgono a molto tempo fa è importante. La WWA afferma che il set di dati dovrebbe risalire almeno agli anni '50, idealmente al XIX secolo. Alcuni tipi di eventi estremi possono essere analizzati più accuratamente di altri. Quelli con lunghe registrazioni osservative che possono essere simulate da modelli al computer, soprattutto quelli legati alla temperatura, come le ondate di calore, fornire la massima certezza negli studi di attribuzione.

Gli studi di attribuzione eseguono quindi modelli climatici identici in due scenari. Nel primo, le concentrazioni di gas serra sono mantenute costanti a un certo livello rispetto al passato prima che gli esseri umani iniziassero a bruciare combustibili fossili, e il modello climatico è travolto, dire, un periodo di 150 anni. Questo è chiamato il "mondo controfattuale", il mondo che avrebbe potuto essere. Per il secondo scenario, il modello climatico torna indietro nel tempo, collegando le effettive concentrazioni di gas serra per ogni anno man mano che aumentavano nel tempo. Confrontando i risultati dei due scenari modellati, gli scienziati possono stimare quanto le emissioni umane derivanti dall'attività dei combustibili fossili abbiano spostato le probabilità. Vengono quindi utilizzati metodi statistici per quantificare le differenze di gravità e frequenza dell'evento.

Come esempio, se l'evento estremo si verifica due volte più spesso nel modello climatico odierno rispetto al modello climatico controfattuale, quindi il cambiamento climatico è determinato ad aver reso l'evento due volte più probabile di quanto sarebbe stato altrimenti in un mondo senza emissioni indotte dall'uomo.

I limiti delle analisi di attribuzione

A causa della variabilità naturale, però, fare analisi di attribuzione di eventi di precipitazioni estreme come l'uragano Ida è più difficile, secondo lo scienziato del clima Radley Horton, dell'Osservatorio della Terra di Lamont-Doherty della Columbia Climate School. "Non è facile fare un'attribuzione su eventi di pioggia estrema come questo, anche se la gente lo fa di sicuro, " ha detto. "Questo perché la variabilità naturale per le precipitazioni estreme da un anno all'altro in qualsiasi luogo è molto maggiore, rendendo più difficile vedere il segnale del cambiamento climatico rispetto al rumore della variabilità".

I modelli climatici sono anche meno affidabili per le precipitazioni estreme perché funzionano con riquadri a griglia che coprono ampie aree spaziali; Per esempio, 100 miglia per 100 miglia. Per ogni casella della griglia, c'è un numero che rappresenta tutto:temperatura, precipitazione, e la velocità del vento, senza differenziare tra loro. precipitazioni estreme, però, spesso rientra in fasce geografiche relativamente ristrette. Le precipitazioni più estreme, Per esempio, potrebbe verificarsi in una banda larga 40 miglia, e nella maggior parte dei modelli climatici, la casella della griglia è più grande di 40 miglia.

"Il modello climatico non può dirti nulla su una scala spaziale più fine della sua griglia, quindi non può davvero catturare eventi di pioggia estrema, " ha detto Horton. Ha aggiunto, "Attualmente, i risultati dell'attribuzione sono più robusti per le ondate di calore, condizioni mutevoli che coprono una vasta area come l'innalzamento del livello del mare, temperatura media globale, o l'estensione del ghiaccio marino artico. Cercare di quantificare quanto il cambiamento climatico abbia aumentato le precipitazioni estreme è ancora difficile ed è un'area di ricerca attiva".

I modelli climatici attualmente non hanno una risoluzione spaziale sufficientemente precisa per affrontare i molti aspetti delle precipitazioni estreme, soprattutto perché non dispongono di una potenza di calcolo sufficiente. Inoltre, sono limitati da ciò che gli scienziati ancora non sanno sulle relazioni tra i diversi componenti del sistema atmosferico che i cambiamenti climatici possono alterare in modi imprevedibili:processi chiave che potrebbero interagire per scatenare nuovi comportamenti man mano che i gas serra aumentano e le temperature aumentano.

Nel futuro, però, la scienza dell'attribuzione diventerà probabilmente più definitiva. "Ogni 5-10 anni, abbiamo più anni di dati, quindi siamo in grado di stimare meglio qual è il rischio di base, perché stiamo parlando di eventi molto rari, " ha detto Horton. "Avremo anche nuovi prodotti di dati come i satelliti che possono aiutarci a guardare le temperature delle nuvole e aiutare a stimare le precipitazioni in luoghi dove potrebbero non esserci molte stazioni meteorologiche. Ma penso che ancora più importante sarà che man mano che la nostra potenza di calcolo cresce, quelle caselle di griglia diventeranno più fini e più piccole. Avremo modelli a risoluzione più elevata".

Mentre gli studi di attribuzione sono vincolati quando si tratta di determinare quanto il cambiamento climatico influenzi gli eventi di precipitazione, la linea di fondo è che il cambiamento climatico ha reso molti tipi di eventi estremi più comuni di quanto non fossero in passato.

E per ogni data tempesta, come Ida, esiste un forte potenziale per precipitazioni più intense poiché un'atmosfera più calda trattiene più umidità. Gli scienziati sono fiduciosi nelle loro proiezioni che gli eventi di precipitazioni estreme sono in aumento, e che saranno un problema crescente in futuro perché le tendenze osservate sono state così grandi in così tanti posti. Ma ci sono ancora grandi incertezze su quanto severi saranno gli estremi superiori, che è fondamentale per saper pianificare, evitare danni economici, e salvare vite.

Altri fattori, pure, svolgere un ruolo nella creazione di un disastro naturale. Secondo la WWA, prima ci sono le condizioni meteorologiche. Il secondo è l'esposizione all'evento:quante persone e quante proprietà si trovano nelle zone di pericolo. E infine, vulnerabilità:gli attributi e le circostanze di una popolazione o di un sistema che lo rendono suscettibile agli impatti dell'evento.

A volte le analisi di attribuzione rilevano che gli eventi estremi non sono stati necessariamente esacerbati dal cambiamento climatico, ma piuttosto dall'esposizione e dalla vulnerabilità della popolazione. Ad esempio, poiché sempre più americani costruiscono case in aree ad alto rischio di inondazioni e incendi, il danno catastrofico che si verifica è dovuto a una confluenza di fattori, come estati più calde e secche che aumentano il rischio di incendi o la mancanza di regolamenti governativi per la costruzione nelle pianure alluvionali.

La scienza dell'attribuzione al lavoro

Nel mese di luglio, Germania, Belgio, Lussemburgo, e i Paesi Bassi hanno subito inondazioni catastrofiche a causa delle precipitazioni record durante una tempesta che ha ucciso 220 persone. Secondo la storia della regione, c'era una probabilità su 400 che cadesse così tanta pioggia in un dato anno. Ma un'analisi di attribuzione della WWA ha scoperto che il cambiamento climatico indotto dall'uomo ha reso l'evento da 1,2 a 9 volte più probabile di quanto sarebbe stato 100 anni fa. Le temperature di riscaldamento hanno anche aumentato la quantità di precipitazioni dal 3 al 19%.

L'ondata di caldo che ha colpito il Pacifico nord-occidentale a giugno ha portato temperature più alte che mai registrate in precedenza in quella regione. L'evento è stato stimato essere un evento di 1 anno su 1000 e potrebbe non essere mai accaduto senza il cambiamento climatico, secondo la WWA.

È stato anche scoperto che l'ondata di calore è di 2 gradi Celsius più calda di quanto sarebbe stata se fosse avvenuta prima della rivoluzione industriale. Se il mondo raggiunge i 2 gradi Celsius di riscaldamento globale (attualmente si è riscaldato di circa 1,1 gradi Celsius ma è sulla buona strada per raggiungere 1,5 gradi Celsius entro il 2040), questo tipo di ondata di calore di 1 su 1000 anni potrebbe verificarsi ogni 5-10 anni.

Due studi di attribuzione hanno scoperto che il cambiamento climatico ha reso l'uragano Harvey, che ha causato inondazioni e oltre 100 morti in Texas e Louisiana nel 2017, tre volte più probabile e ha aumentato le precipitazioni della tempesta del 15 percento. A differenza dell'uragano Ida, L'uragano Harvey ha coperto una vasta area con precipitazioni estreme cadendo per un periodo di tempo più lungo.

Breve di carbonio, un sito web del Regno Unito che riporta gli ultimi sviluppi nella scienza del clima, ha mappato oltre 350 studi peer-reviewed di condizioni meteorologiche estreme in tutto il mondo e ha analizzato le tendenze. Globale, gli eventi estremi sono aumentati negli ultimi 10-15 anni. Il 70% di 405 eventi meteorologici estremi è stato reso più probabile o più intenso dal cambiamento climatico indotto dall'uomo. Il 92 percento di 122 studi di attribuzione del calore estremo ha scoperto che il cambiamento climatico li ha resi più probabili o più gravi. Il 58% di 81 studi sulle precipitazioni ha scoperto che l'attività umana le rendeva più probabili o intense. E il 65 percento dei 69 eventi di siccità è stato aggravato anche dal cambiamento climatico.

In quale altro modo si può usare la scienza dell'attribuzione?

La scienza dell'attribuzione sta diventando sufficientemente riconosciuta e consolidata per fornire supporto in alcune controversie legali. Nel 2020, il Sabin Center for Climate Change Law e Lamont-Doherty Earth Observatory hanno creato il Climate Attribution Database. Contiene 385 risorse scientifiche organizzate per tema:attribuzione del cambiamento climatico, attribuzione di eventi estremi, attribuzione dell'impatto, e attribuzione della fonte. Il database aiuterà gli scienziati a capire come la ricerca sull'attribuzione potrebbe essere applicata a leggi e politiche, consentire agli avvocati di accedere alle ultime ricerche per supportare i loro casi, e fornire ai responsabili politici risorse che offrano una giustificazione per le loro politiche climatiche. Una serie di impatti ambientali, come l'innalzamento del livello del mare, scioglimento del permafrost o del manto nevoso, calore estremo, e l'acidificazione degli oceani può essere tranquillamente attribuita al cambiamento climatico. E una volta che un impatto è stato determinato per essere influenzato dal cambiamento climatico, è possibile calcolare la proporzione da attribuire ad una specifica fonte di emissioni.

Lindene Patton, un partner di Earth &Water Law, ha detto a E&E News, "Quando la scienza cambia, quando un insieme di conoscenze a cui ci si aspetta che un professionista responsabile tenga il passo, comprenda e presti attenzione, quando cambia, cambia ciò che devono fare per proteggere le persone. Cambia lo standard di cura".

La scienza dell'attribuzione può quindi essere potenzialmente utilizzata per difendere le normative climatiche contestate in quanto troppo rigorose o per stabilire una legittimazione ad agire in giudizio dimostrando che alcune parti sono state danneggiate dagli impatti dei cambiamenti climatici. Può aiutare a ritenere responsabili gli emettitori e citare in giudizio i governi per non aver regolato a sufficienza le emissioni di gas serra. Secondo Michael Burger, direttore esecutivo del Sabin Center for Climate Change Law della Columbia University, un tribunale olandese ha ordinato a Shell di ridurre le emissioni di gas serra associate alla combustione dei suoi prodotti di combustibili fossili del 45 percento entro il 2030, utilizzando una forma di "attribuzione della fonte". E la Commissione filippina sui diritti umani ha stabilito che le aziende di combustibili fossili hanno la responsabilità, in base a una legge filippina sui diritti umani, di ridurre le emissioni derivanti dai loro prodotti e servizi. Finora, però, nessuna società di combustibili fossili o energia è stata ritenuta responsabile per danni legati al clima basati su un evento estremo o un graduale cambiamento delle condizioni ambientali. Ma poiché la scienza dell'attribuzione consente di quantificare l'aumento dei rischi, probabilmente si tradurrà in più azioni legali in futuro.

La scienza dell'attribuzione potrebbe anche essere utilizzata per aiutare i governi a determinare il livello giusto per un tetto alle emissioni o una tassa sul carbonio, e alla fine potrebbe anche essere usato per prevedere eventi estremi.

"Già, stiamo assistendo a studi di attribuzione condotti prima ancora che si verifichi un evento, " disse Horton. "Diciamo che c'è un uragano nell'Atlantico tropicale. Stai vedendo quel cono di incertezza su dove potrebbe andare quella tempesta tra una settimana o 10 giorni. Le persone possono collegare quelle previsioni a breve termine a modelli che ci danno il mondo controfattuale senza riscaldamento rispetto al mondo di oggi, in modo che prima ancora che arrivi la tempesta, c'è una stima di quante più probabilità hai di ottenere quell'evento."

Poiché è probabile che il futuro porti condizioni meteorologiche estreme e impatti in aree che non hanno subito eventi frequenti o intensi in passato, la scienza dell'attribuzione potrebbe potenzialmente aiutare anche con l'adattamento climatico. Per esempio, le città potrebbero decidere di installare più infrastrutture verdi per assorbire un previsto aumento delle acque piovane. Oppure, se un'area è consapevole che in futuro potrebbero verificarsi eventi meteorologici più estremi, i residenti potrebbero essere persuasi a trasferirsi piuttosto che a ricostruire.

La scienza dell'attribuzione sta fornendo nuove informazioni sugli impatti dei cambiamenti climatici. Come tale, ha un grande potenziale come strumento per aiutare a educare, preparare, e influenzare le comunità globali mentre affrontano gli impatti di un mondo in via di riscaldamento.

"La mia opinione personale sulla scienza dell'attribuzione, " disse Ortone, "è che è meno una rivoluzione nella nostra comprensione, e più una rivoluzione nel modo in cui applichiamo la conoscenza per attribuire colpe e ripartire responsabilità, e forse, cosa più importante, informare e motivare le comunità e le parti interessate ad agire".