Immagina che la primavera sia finalmente arrivata e stai pianificando il tuo fine settimana. Le previsioni del tempo sembrano ottime. Potresti andare in spiaggia - ma cosa succede se è chiuso a causa di una fioritura di alghe? Forse potresti fare un'escursione - le foglie saranno ancora fuori? Cosa potrebbe esserci in fiore? Gli uccelli migratori torneranno? Oh, e hai sentito che l'anno scorso è stato male per le zecche - questa primavera sarà migliore o peggiore?
Tutti diamo per scontate le previsioni del tempo, quindi perché non esiste una "previsione della natura" per rispondere a queste domande? Entra nel nuovo campo scientifico di previsione ecologica. Gli ecologi hanno cercato a lungo di comprendere il mondo naturale, ma solo di recente hanno iniziato a pensare sistematicamente alle previsioni.
Gran parte dell'attuale ricerca sulle previsioni ecologiche si concentra su proiezioni a lungo termine. Considera questioni che si sviluppano nel corso di decenni o secoli, come il modo in cui le specie possono cambiare gamma in risposta ai cambiamenti climatici o se le foreste continueranno ad assorbire anidride carbonica dall'atmosfera.
Tuttavia, in un nuovo articolo che ho co-scritto con altri 18 scienziati di università, istituti di ricerca privati e US Geological Survey, sosteniamo che concentrarsi su previsioni a breve termine nell'arco di giorni, stagioni e anni ci aiuterà a capire meglio, gestire e conservare gli ecosistemi. Lo sviluppo di questa capacità sarebbe vantaggioso sia per la scienza che per la società.
Una fioritura di 'marea rossa' di Karenia brevis, un microrganismo tossico che può causare uccisioni di pesci e avvelenare gli esseri umani che mangiano crostacei contaminati. Gli scienziati utilizzano le immagini satellitari e il campionamento dell'acqua per prevedere fioriture di alghe dannose e altri fenomeni ecologici a breve termine. (Chase Fountain / Texas Parks & Wildlife) **********
Oltre ad aiutare le persone a pianificare i loro fine settimana, le previsioni ecologiche miglioreranno il processo decisionale in agricoltura, silvicoltura, pesca e altre industrie. Aiuteranno i proprietari terrieri privati, i governi locali e le agenzie statali e federali a gestire e conservare meglio la nostra terra, acqua e coste, ad esempio avvertendo di eventi come focolai di parassiti e fioriture di alghe dannose. Miglioreranno la salute pubblica attraverso migliori previsioni sulle epidemie di malattie infettive e una migliore pianificazione in previsione di carestie, incendi e altre catastrofi naturali.
Le previsioni ecologiche approfondiranno anche la nostra comprensione del mondo che ci circonda e di come le attività umane lo stanno alterando. La previsione formalizza il ciclo tra previsione e test che è alla base del metodo scientifico e lo ripete su un ciclo molto più rapido. Può accelerare il ritmo della scoperta delle scienze ambientali in questo momento critico di rapidi cambiamenti ambientali.
L'abilità di previsione del tempo presso la National Oceanic and Atmospher Administration è migliorata continuamente e in modo drammatico dagli albori della previsione numerica del tempo negli anni '50 (100 = punteggio perfetto, 0 = casuale). La crescente accuratezza nel tempo è stata attribuita a più dati, computer più veloci e strumenti migliori per portare i dati nei modelli ogni giorno. La sinergia di questi fattori ha costantemente migliorato la nostra comprensione dell'atmosfera e ha migliorato i modelli meteorologici. (Adattato da NOAA, CC BY-ND) **********
I big data stanno guidando molti dei progressi nelle previsioni ecologiche. Oggi gli ecologisti hanno ordini di grandezza maggiori di dati rispetto a solo un decennio fa, grazie a finanziamenti pubblici sostenuti per il monitoraggio scientifico e ambientale di base. Questo investimento ci ha fornito sensori, satelliti e organizzazioni migliori come la National Ecological Observatory Network, che raccoglie dati di alta qualità da 81 siti sul campo negli Stati Uniti e a Porto Rico. Allo stesso tempo, i mutamenti culturali tra agenzie di finanziamento, reti di ricerca e riviste hanno reso tali dati più aperti e disponibili.
Le tecnologie digitali consentono di accedere a queste informazioni più rapidamente rispetto al passato. I notebook da campo hanno lasciato il posto a tablet e reti cellulari in grado di trasmettere nuovi dati ai supercomputer in tempo reale. I progressi informatici ci consentono di costruire modelli migliori e utilizzare metodi statistici più sofisticati per produrre previsioni.
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Finora, tuttavia, le previsioni ecologiche non hanno tenuto il passo con i progressi nei dati e nella tecnologia. Nel nostro articolo, abbiamo delineato una road map per accelerare il campo affrontando i colli di bottiglia che ci rallentano.
Alcuni di questi colli di bottiglia sono tecnici, come ad esempio integrare meglio i flussi di dati che sono ora disponibili da molte fonti diverse, come studi sul campo, reti di sensori e osservazioni satellitari.
Altre sfide riguardano le scelte umane. Gli ecologi devono dedicare più tempo alla comunicazione bidirezionale con le parti interessate, anziché limitarsi a inviare le ultime ricerche ai decisori. E abbiamo bisogno di modi migliori per trasferire ricerche all'avanguardia dalle università alle agenzie e all'industria privata.
Forse la cosa più limitante è che tradizionalmente agli ecologi non è stato insegnato a prevedere concetti e metodi. Ma come ho scritto, questa situazione sta cambiando. Ora ci sono seminari estivi e un numero crescente di corsi universitari di previsioni ecologiche. La previsione sta portando a nuove teorie che mirano a unificare diverse parti dell'ecologia.
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All'alba della previsione numerica del tempo negli anni '50, gli scienziati del National Weather Service affrontarono una scelta. Potrebbero o attendere di iniziare le previsioni fino a quando la ricerca, i modelli e gli strumenti sottostanti non saranno migliorati, oppure procedere immediatamente con le previsioni e apprendere facendo. Hanno scelto il secondo percorso. Si è rivelato più difficile del previsto - ma se avessero aspettato, probabilmente avrebbero fallito perché avrebbero perso una finestra critica quando gli esperti e le agenzie erano disposti a fare grandi investimenti in questo sforzo.
Fino ad ora, gli ecologi hanno generalmente aderito al primo percorso più conservatore. Ma in questo periodo di rapidi cambiamenti ambientali, il bisogno sociale e la capacità tecnologica di previsione non sono mai stati così grandi. Le previsioni non saranno sempre giuste, specialmente quando si sviluppa il campo, ma il fallimento fa parte dell'apprendimento. Il tempo per gli ecologi di iniziare le previsioni è ora.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Michael Dietze, Professore associato di Terra e Ambiente, Università di Boston
