Gilbert Walker: l'uomo che trovò un'altalena nel cielo

Fu assunto nel 1904 per fare qualcosa che nessuno sapeva come fare: prevedere il monsone indiano. Non aveva alcuna formazione meteorologica. Il suo predecessore lo aveva reclutato proprio per questo motivo: ciò che il Dipartimento Meteorologico dell'India voleva non era un altro meteorologo, ma un matematico, e Gilbert Walker era stato Senior Wrangler a Cambridge. Ciò che alla fine scoprì, sepolto in decenni di letture barometriche da stazioni sparse in tutto il pianeta, fu un ritmo che nessuno aveva sospettato: una vasta altalena di pressione che oscillava tra l'Oceano Indiano e quello Pacifico. Ci sarebbero voluti sessantacinque anni e un altro scienziato per spiegare perché esistesse.

Senior Wrangler, poi una deviazione

Walker nacque a Rochdale, nel Lancashire, nel 1868, e seguì il percorso classico dell'élite matematica vittoriana: il Trinity College di Cambridge, dove nel 1889 si laureò come Senior Wrangler, il primo del tripos di matematica, una distinzione che in quell'epoca fungeva da classifica nazionale. Rimase come borsista e insegnò matematica applicata.

Poi John Eliot, che dirigeva il servizio meteorologico dell'India britannica, cercò un successore e decise di volere qualcuno con un'inclinazione matematica piuttosto che qualcuno che conoscesse già il meteo. Walker lasciò la sua borsa di studio a Cambridge nel 1903 e nel 1904 era Direttore Generale degli Osservatori in India. Sulla carta, fu una nomina eccentrica. In pratica, fu l'inizio della scienza climatica moderna.

Il lavoro che nessuno poteva fare

La ragion d'essere del dipartimento era il monsone. Tutto in India — il raccolto, le entrate, la sopravvivenza di decine di milioni di persone — dipendeva dall'arrivo delle piogge estive e dalla loro abbondanza, e lo sforzo di previsione che Walker ereditò era più vicino a supposizioni informate che alla scienza.

La sua risposta fu metodologica piuttosto che osservativa. Introdusse la correlazione statistica e la regressione in un campo che non le aveva sostanzialmente mai usate, e lo fece su larga scala, cercando sistematicamente relazioni tra le piogge indiane e le misurazioni effettuate in qualsiasi parte della Terra. Si trattava, in effetti, di un'analisi dei dati su scala industriale condotta con matite, tabelle e un folto gruppo di calcolatori umani, decenni prima che esistessero macchine per farlo. Richiedeva un tipo di coraggio insolito: Walker proponeva che il comportamento dell'atmosfera sopra l'India potesse essere leggibile su un barometro in Cile o in Australia, senza alcuna teoria che spiegasse il perché.

L'Oscillazione australe

Aveva ragione. Dalle tabelle di correlazione emerse il fenomeno che chiamò Oscillazione australe: una grande altalena di pressione atmosferica tra l'Oceano Indiano e il Pacifico, tale che quando la pressione aumenta a un'estremità, cala dall'altra, e con essa arrivano spostamenti di temperatura e precipitazioni su enormi estensioni del globo. Walker aveva trovato una modalità di variabilità su scala planetaria che si comportava come un sistema connesso.

Non si fermò qui. Identificò anche l'Oscillazione nord-atlantica e l'Oscillazione nord-pacifica, i modelli di pressione che governano gran parte del clima invernale dell'Europa, del Nord America e del Pacifico settentrionale. Insieme, queste tre scoperte costituiscono gran parte dell'architettura di base con cui i climatologi descrivono oggi la variabilità interannuale. L'Oscillazione australe si rivelò essere la metà atmosferica di quella che oggi viene chiamata El Niño-Oscillazione australe, la fonte più importante di variazione climatica interannuale sul pianeta.

Parallelamente, lavorando sui problemi di serie temporali sollevati dall'analisi, Walker sviluppò metodi che, insieme a quelli dello statistico Udny Yule, divennero le equazioni di Yule-Walker, strumenti fondamentali nell'analisi dei processi autoregressivi, utilizzati oggi ben oltre la meteorologia.

Ramanujan, boomerang e flauti

La curiosità di Walker era indisciplinata nel senso migliore del termine. Pubblicò lavori sulla dinamica dei boomerang, sull'aerodinamica del volo degli uccelli, sulla fisica del flauto e sulla relatività. Era un musicista e un artista. E in uno degli atti di scoperta di talenti più significativi nella storia della matematica, riconobbe l'abilità di Srinivasa Ramanujan e lo sostenne con una raccomandazione all'Università di Madras che contribuì a garantire la borsa di studio con la quale iniziò la carriera di Ramanujan.

Si ritirò dall'India nel 1924, fu nominato cavaliere e continuò la ricerca climatica all'Imperial College di Londra, servendo come presidente della Royal Meteorological Society nel 1926-27. A quel punto, aveva già espresso l'ansia che definiva il suo stesso metodo. Scrivendo nel 1927, avvertì che "esiste, oggi, sempre un rischio che gli specialisti di due materie... crescano non solo senza conoscenza del lavoro altrui, ma ignorino anche i problemi che richiedono assistenza reciproca".

Perché Gilbert è chiamato un genio

La qualità coinvolta è specifica e leggermente fuori moda: la capacità di rilevare una struttura reale nei dati prima che esista una teoria che la preveda. Walker non era un fisico che spiegava un meccanismo. Era un matematico che si fidava della correlazione, l'applicava su una scala che nessuno aveva tentato e aveva il discernimento per distinguere un segnale planetario significativo dalle migliaia di relazioni spurie che una tale ricerca inevitabilmente genera. Trovare l'Oscillazione australe in questo modo era più vicino a un'impresa di riconoscimento di pattern che di deduzione, e un riconoscimento di pattern di quella qualità, sostenuto per decenni di numeri tabulati, è raro.

Il contro-argomento è diretto e Walker stesso non poteva rispondere. Poteva descrivere l'altalena; non poteva dire cosa la facesse muovere. Senza un meccanismo fisico, una correlazione, per quanto robusta, rimane vulnerabile all'accusa di essere un artefatto di una ricerca molto ampia. La spiegazione arrivò solo nel 1969, quando Jacob Bjerknes dimostrò l'accoppiamento tra oceano e atmosfera che guida il sistema, ed è Bjerknes che riceve il merito per la fisica. C'è anche una questione di scala: Walker aveva le risorse di un servizio scientifico coloniale e schiere di impiegati che facevano i calcoli. Ciò che fornì fu la direzione, non il calcolo.

Eppure la direzione era la parte difficile. Scelse di cercare teleconnessioni attraverso gli oceani quando non c'era motivo di aspettarsele, nominò quelle giuste, e le strutture che identificò — Australe, Nord Atlantico, Nord Pacifico — rimangono il vocabolario standard del campo un secolo dopo. È un tasso di successo molto alto per chi lavora al buio. La parola genio si adatta ragionevolmente qui, a condizione che si intenda un fiuto eccezionale per il segnale piuttosto che un'eccezionale immaginazione teorica.

Eredità

Walker morì nel 1958, undici anni prima che Bjerknes lo giustificasse. Il rovesciamento atmosferico che guida il Pacifico è ora chiamato Circolazione di Walker; il Walker Institute dell'Università di Reading porta il suo nome nella ricerca climatica contemporanea; e le equazioni di Yule-Walker si trovano nella cassetta degli attrezzi di chiunque analizzi una serie temporale. Ogni previsione stagionale che inizia chiedendosi cosa stia facendo El Niño quest'anno lavora all'interno di una struttura che egli ha assemblato partendo da letture barometriche e coefficienti di correlazione, al servizio di una domanda — le piogge arriveranno? — che non è mai riuscito del tutto a rispondere.