Arnt Eliassen

Norvegia

Premio Balzan 1996 per la meteorologia

Cerimonia di Consegna dei Premi Balzan 1996
Roma, Accademia dei Lincei, 19 novembre 1996


Signor Presidente,
Signori rappresentanti della Fondazione Balzan,
Signore e Signori,

Essere uno dei laureati del Premio Balzan è un grande onore, e una meravigliosa testimonianza di riconoscimento per un anziano uomo di scienza come me. E’ la prima volta che il Premio viene attribuito alla ricerca nel campo della meteorologia: ed è questo il segno che la meteorologia, saldamente ancorata alle leggi della fisica, ha raggiunto un livello di maturità. Un simile progresso è il risultato della collaborazione fra scienziati di molti paesi del mondo. Tutti loro dovrebbero condividere con me questo onore.

All’inizio di questo secolo, il fisico norvegese Vilhelm Bjerknes sostenne che la previsione del tempo andasse basata sull’integrazione numerica delle equazioni differenziali dell’idrodinamica e della termodinamica. Ma era più facile da dirsi che da mettere in pratica. Le equazioni non lineari non rivelavano facilmente i loro segreti sotto la forma di informazioni aventi un valore pratico per le valutazioni meteorologiche nel mondo. Un tentativo eroico di calcolare il tempo che farà domani, partendo da dati teorici, venne compiuto in un testo pubblicato nel 1922 dal grande fisico britannico Lewis Richardson. Il risultato fu scoraggiante, e dimostrò fra l’altro che la quantità di calcoli necessari era talmente enorme, in ogni caso per chi usasse i calcolatori primitivi di allora, che il calcolo di un mutamente meteorologico avrebbe richiesto più tempo del mutamento stesso. Parve che il sogno di Vilhelm Bjerknes di una previsione del tempo per mezzo dell’integrazione numerica delle equazioni differenziali usuali dovesse essere abbandonato. Il metodo tradizionale di estrapolazione grafica dei sistemi meteorologici da una carta meteorologica all’altra restava la base essenziale delle previsioni del tempo.

Negli anni ‘30 Vilhelm Bjerknes era ancora attivo all’Università di Oslo, dove studiava i moti ondosi e i vortici atmosferici in collaborazione con i suoi colleghi Halvor Solberg e Einar Høiland. Mi capitò di assistere ad alcuni loro seminari nel 1938, e fu proprio così che decisi di scegliere la meteorologia come materia della mia laurea. Mi era toccata la grandissima fortuna di trovarmi in quell’ambiente altamente stimolante.
Con l’avvento degli elaboratori elettronici, dopo la seconda guerra mondiale, la situazione della meteorologia mutò radicalmente. Calcoli prima di allora assolutamente impossibili sembravano ormai a portata di mano. All’Institute for Advanced Study di Princeton, il matematico ungaro-statunitense John von Neumann mise a punto un approccio del problema della previsione del tempo su basi numeriche, grazie a un elaboratore elettronico costruito sul posto. Si formò un piccolo gruppo di meteorologi teorici, guidato dal famoso meteorologo americano Jule Charney. Quest’ultimo si era recato a Oslo nel 1947, e mi aveva invitato a far parte del Meteorology Group di Princeton: l’anno che vi passai a lavorare con Jule fu meraviglioso.

Durante i primi anni, la filosofia di Princeton fu di iniziare con il modello più semplice possibile, in questo caso l’atmosfera “piatta” concepita dal meteorologo svedese Carl-Gustaf Rossby. La prima previsione giusta su un arco di ventiquattr’ore venne effettuata, applicando questo modello, da Charney, Fjørtoft e von Neumann, e pubblicata nel 1950. La precisione del risultato non era eccessivamente impressionante, ma ciò malgrado quel lavoro aprì una breccia importante, e diede un grande impulso alla ricerca meteorologica in tutto il mondo. Ebbe così inizio un duraturo processo di sviluppo, nel quale si seppero integrare in modo proficuo i progressi tecnologici del computer, della teoria meteorologica e delle tecniche di integrazione numerica. La ricerca, però, non si limitò al problema della previsione. Una lunga serie di speciali fenomeni di movimenti vennero studiati e analizzati sia teoricamente, sia empiricamente. Un esempio è quello di vari tipi di moti ondosi, dei loro meccanismi di eccitazione e della loro capacità di trasferire energia e momento attraverso l’atmosfera. Un altro problema è quello che riguarda i fronti atmosferici, la loro formazione, la loro produzione di nuvole e di precipitazioni, e il loro rapporto con i cicloni extra-tropicali.

Grazie a modelli numerici globali e ai super-computers moderni, possiamo oggi ottenere previsioni del tempo con circa una settimana di anticipo. Sappiamo tutti che non si tratta di previsioni perfette: sono tuttavia di gran lunga superiori alle previsioni con un giorno di anticipo di cinquant’anni fa, prima dell’era della previsione meteorologica numerica. Una domanda a questo punto si impone: qual è l’estensione che il progresso futuro consentirà al periodo coperto da una previsione? A questa domanda c’è una risposta precisa. Il meteorologo americano Edward Lorenz ha dimostrato che l’atmosfera, pur essendo un sistema deterministico, è anche caotica, nel senso della sua eccessiva sensibilità ad errori nelle condizioni iniziali. Le imperfezioni inevitabili nelle condizioni dell’atmosfera osservate inizialmente si amplificheranno durante il processo di integrazione, e dopo un lasso di tempo non superiore a due settimane renderanno ogni previsione caduca. La possibile estensione del periodo di previsione è perciò assai limitata.
Credo peraltro che le prospettive siano buone per quanto riguarda importanti progressi futuri nella comprensione dei fattori che determinano il clima globale. E’ questo un punto particolarmente importante per la nostra capacità di controllare mutamenti di clima dannosi, provocati dalla nostra specie.
Studiosi dell’atmosfera di tutti i paesi del mondo hanno contribuito al progresso della meteorologia negli ultimi decenni. Negli anni ‘50 il loro numero era molto ridotto. Ci conoscevamo tutti, era come se appartenessimo a una grande famiglia. Oggi, nuove e più numerose generazioni di scienziati sono all’opera, ed auguro loro successi importanti. Mi considero estremamente privilegiato per avere avuto la possibilità di partecipare allo stimolante sviluppo della meteorologia, e provo una riconoscenza profonda nel constatare che il mio lavoro è stato apprezzato.