Dopo la seconda guerra mondiale, molti degli scienziati più intelligenti del Giappone hanno trovato lavoro nei laboratori nordamericani. Syukuro (Suki) Manabe, un fisico di 27 anni, faceva parte di questa fuga di cervelli. Stava lavorando alle previsioni del tempo, ma lasciò il Giappone nel 1958 per unirsi a un nuovo progetto di ricerca del servizio meteorologico statunitense per sviluppare un modello numerico che potesse essere utilizzato per studiare il clima.

Lavorando al fianco di Joseph Smagorinsky, il visionario primo direttore del Laboratorio di Fluidodinamica Geofisica, Manabe ha guidato un team di programmatori di computer per aggiungere la fisica mancante al modello meteorologico del laboratorio. Anche i migliori computer del mondo all'epoca erano molto meno potenti dei telefoni cellulari di oggi. Quindi, per far funzionare il modello, Manabe aveva bisogno di rendere la fisica il più semplice possibile. Ciò significava fare una serie di approssimazioni di codifica per quantificare come l'aria scambiava calore e vapore acqueo con la terra, oceano e ghiaccio.

Questo sviluppo del modello climatico, il primo del suo genere, è stato un ambizioso progetto ventennale che alla fine ha fruttato a Manabe una quota del premio Nobel 2021 per la fisica. Il documento chiave è arrivato a metà di questo periodo:Manabe e Wetherald (1967).

Manabe è tipicamente modesto riguardo alle intenzioni dietro il lavoro e dalla lettura del suo titolo, "Equilibrio termico dell'atmosfera con una data distribuzione di umidità relativa", potresti essere perdonato per aver pensato che potrebbe essere un po' noioso. Eppure il comitato Nobel, io e le centinaia di colleghi in tutto il mondo che l'hanno votato come il documento di scienza del clima più influente di tutti i tempi, mi permetto di dissentire.

Nel tentativo di semplificare il codice, Manabe e il suo collega Richard Wetherald volevano conoscere il numero minimo di livelli discreti da utilizzare nella sua atmosfera modello. Volevano anche sapere quali gas serra era necessario includere nel modello per rappresentare adeguatamente il modo in cui le temperature variano con l'altitudine, poiché questi gas assorbono il calore emesso dalla superficie terrestre, ma a livelli diversi. Il loro modello climatico tridimensionale era troppo impegnativo per il computer per eseguire questi test del modello, quindi hanno dovuto costruire un modello unidimensionale più semplice. Volevano simulare il modo in cui le radiazioni e le nuvole interagiscono per ridistribuire il calore e il vapore acqueo attraverso l'atmosfera.

La maggior parte dell'articolo riguarda la costruzione del modello semplice e l'esecuzione di questi test. Ma fanno anche altri due esperimenti nel documento per quantificare come i gas serra potrebbero alterare il clima. Ed è qui che si è verificata la svolta:hanno scoperto di aver costruito il modello perfetto per stimare con precisione come le attività umane potrebbero alterare la temperatura della superficie terrestre.

Il loro primo esperimento sul cambiamento climatico non è stato quello di esaminare il ruolo dell'anidride carbonica, ma era guardare gli effetti del vapore acqueo iniettato in alto nella stratosfera da una potenziale flotta di getti supersonici, poiché questo e un possibile inverno nucleare erano le preoccupazioni immediate del tempo. Però, la loro Tabella 5 passa alla storia come la prima stima affidabile di quanto il mondo si riscalderebbe se le concentrazioni di anidride carbonica raddoppiassero. Manabe e Wetherald hanno stimato 2.36℃ di riscaldamento, non lontano dalla migliore stima odierna di 3℃.

I precedenti tentativi di stimare il riscaldamento dovuto all'aumento dell'anidride carbonica erano falliti, mentre gli scienziati si sforzavano di capire come il vapore acqueo, il più importante gas serra nell'atmosfera, risponderebbe mentre la Terra si riscaldava. Il semplice modello di Manabe e Wetherald potrebbe ridistribuire accuratamente il vapore acqueo come fanno le vere nuvole profonde, con vapore acqueo in forte aumento di concentrazione fino ad un certo livello di umidità. È stato riscontrato che questo aumento amplifica il riscaldamento dovuto all'anidride carbonica di circa il 75%. Anche questa stima del feedback del vapore acqueo ha superato la prova del tempo.

Manabe, lavorare con vari colleghi, ha continuato a scrivere molti altri documenti seminali sui modelli climatici. Ha posto le basi per gli odierni sforzi di modellazione del clima globale. La fisica era sorprendentemente semplice in modo che i suoi modelli potessero funzionare su questi primi computer. Ancora, essendo semplice, i risultati potrebbero essere compresi e testati. La sua applicazione di questi semplici modelli ai problemi urgenti di oggi è stata perspicace.

Dopo essersi laureato in fisica oltre 30 anni fa, Ho scelto una carriera nella scienza dell'atmosfera piuttosto che nella fisica delle particelle. Mi sono sempre preoccupato di come la mia fisica applicata fosse vista dai colleghi di fisica tradizionale. Con un premio Nobel per la fisica alle spalle della nostra disciplina, dà a me e ai colleghi della modellazione climatica la credibilità e il riconoscimento che desideravamo:la scienza del clima è una vera scienza.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.