Is our climate headed for a mathematical tipping point? - Victor J. Donnay

Il clima terrestre è destinato al caos matematico? - Victor J. Donnay

Traduttore: Monica Parvanova Revisore: Elena Montrasio

For most of us, two degrees Celsius is a tiny difference in temperature,

Per molti di noi, una differenza di due gradi Celsius

not even enough to make you crack a window.

non è nemmeno sufficiente a farci aprire la finestra.

But scientists have warned that as CO2 levels in the atmosphere rise,

Ma gli scienziati segnalano che, con l'aumento di CO2 nell'atmosfera,

an increase in the Earth's temperature by even this amount

anche un rialzo del genere nella temperatura terrestre

can lead to catastrophic effects all over the world.

può avere effetti catastrofici in tutto il mondo.

How can such a small measurable change in one factor

Come può un cambiamento così piccolo in un solo fattore

lead to massive and unpredictable changes in other factors?

portare a enormi e imprevedibili cambiamenti in altri fattori?

The answer lies in the concept of a mathematical tipping point,

La risposta sta nella nozione di punto critico matematico

which we can understand through the familiar game of billiards.

che possiamo facilmente capire attraverso il gioco del biliardo.

The basic rule of billiard motion is

La regola di base del movimento nel biliardo

that a ball will go straight until it hits a wall,

è che la biglia procede dritta fino che non urta una parete,

then bounce off at an angle equal to its incoming angle.

per poi rimbalzare

con un angolo di riflessione pari all'angolo d'incidenza.

For simplicity's sake, we'll assume that there is no friction,

Per semplificare supponiamo che non ci sia attrito,

so balls can keep moving indefinitely.

in modo che le biglie continuino a muoversi all'infinito.

And to simplify the situation further,

E per semplificare ancora, vediamo cosa succede

let's look at what happens with only one ball on a perfectly circular table.

con una sola biglia su un tavolo perfettamente circolare.

As the ball is struck and begins to move according to the rules,

Quando la biglia viene colpita inizia a muoversi come vuole la regola,

it follows a neat star-shaped pattern.

seguendo uno schema a forma di stella.

If we start the ball at different locations,

Se facciamo partire la biglia da punti diversi

or strike it at different angles, some details of the pattern change,

o la colpiamo con diverse angolazioni, alcuni dettagli dello schema variano

but its overall form remains the same.

ma la forma complessiva resta la stessa.

With a few test runs, and some basic mathematical modeling,

Con un paio di prove e dei modelli matematici basilari,

we can even predict a ball's path before it starts moving,

possiamo persino prevedere il percorso della biglia

prima che inizi a muoversi, in base alle sue condizioni di partenza.

simply based on its starting conditions.

But what would happen if we made a minor change

Ma cosa accadrebbe se modificassimo lievemente

in the table's shape by pulling it apart a bit,

la forma del tavolo tirandola un po' sui lati

and inserting two small straight edges along the top and bottom?

e inserendo in alto e in basso due piccoli bordi dritti?

We can see that as the ball bounces off the flat sides,

Possiamo notare che quando la biglia rimbalza sui lati piatti

it begins to move all over the table.

comincia a muoversi in modo sparso.

The ball is still obeying the same rules of billiard motion,

La biglia resta fedele alla stessa regola di movimento,

but the resulting movement no longer follows any recognizable pattern.

ma la traiettoria che ne risulta non segue più uno schema riconoscibile.

With only a small change to the constraints

È bastata una lieve modifica

under which the system operates,

ai parametri su cui opera il sistema

we have shifted the billiard motion

per trasformare il movimento stabile e prevedibile della biglia

from behaving in a stable and predictable fashion,

in una corsa all'impazzata,

to fluctuating wildly,

thus creating what mathematicians call chaotic motion.

creando così ciò che i matematici chiamano moto caotico.

Inserting the straight edges into the table acts as a tipping point,

I bordi dritti inseriti nel tavolo agiscono da punti critici,

switching the systems behavior from one type of behavior (regular),

alterando il comportamento del sistema

to another type of behavior (chaotic).

da regolare a caotico.

So what implications does this simple example have for the much more complicated

Cosa implica quindi questo semplice esempio

sulla realtà molto più complessa del clima terrestre?

reality of the Earth's climate?

We can think of the shape of the table as being analogous to the CO2 level

Possiamo considerare la forma del tavolo analoga al livello di CO2

and Earth's average temperature:

e alla temperatura media della Terra:

Constraints that impact the system's performance

parametri che influenzano le prestazioni del sistema

in the form of the ball's motion or the climate's behavior.

con conseguenze sul movimento della biglia o sul comportamento del clima.

During the past 10,000 years,

Nel corso degli ultimi 10.000 anni,

the fairly constant CO2 atmospheric concentration of

la concentrazione atmosferica relativamente costante di CO2

270 parts per million kept the climate within a self-stabilizing pattern,

di 270 parti/milione ha permesso al clima di auto-stabilizzarsi,

fairly regular and hospitable to human life.

mantenendosi più o meno regolare e ospitale per la vita umana.

But with CO2 levels now at 400 parts per million,

Ma con livelli di CO2 che ammontano oggi a 400 parti/milione

and predicted to rise to between 500 and 800 parts per million

e un aumento previsto compreso tra le 500 e le 800 parti/milione

per il prossimo secolo, potremmo raggiungere un punto di non ritorno

over the coming century, we may reach a tipping point where

even a small additional change in the global average temperature

dove anche un minuscolo aumento della temperatura media globale

would have the same effect as changing the shape of the table,

avrebbe lo stesso effetto della modifica apportata alla forma del tavolo,

leading to a dangerous shift in the climate's behavior,

causando nel clima un cambiamento pericoloso

with more extreme and intense weather events,

con fenomeni meteorologici più estremi, intensi e meno prevedibili

less predictability, and most importantly, less hospitably to human life.

ma soprattutto condizioni meno ospitali per la vita umana.

The hypothetical models that mathematicians study in detail

I modelli ipotetici che i matematici studiano nel dettaglio

may not always look like actual situations,

possono sembrare a volte lontani da situazioni reali,

but they can provide a framework and a way of thinking

ma forniscono un quadro generale e un modo di pensare

that can be applied to help understand the more complex problems of the real world.

di cui si può fare uso per capire meglio i complessi problemi del mondo reale.

In this case, understanding how slight changes

In questo caso, capire come lievi modifiche nei parametri

in the constraints impacting a system can have massive impacts

che incidono su un sistema possano avere un enorme impatto,

gives us a greater appreciation for predicting the dangers

ci dà un margine maggiore per prevedere tutti quei pericoli

that we cannot immediately percieve with our own senses.

che non possiamo percepire subito attraverso i nostri sensi.

Because once the results do become visible, it may already be too late.

Perché una volta che i risultati diventano visibili potrebbe essere già troppo tardi.