La meteorologia, l’ozono e l’isola di calore

Gregor Johann Mendel

di Rossano Morici

Per un migliore e corretto racconto della figura di Gregor Johann Mendel nella veste di meteorologo
ci riferiamo all’articolo di Jarmila Burianová e Kevin Francis Roche apparso il 5 dicembre 2022 (1), a
200 anni dalla nascita del grande scienziato della Moravia; e più sinteticamente alla raccolta di studi
sulle osservazioni meteorologiche condotti da lui a Brno nella prima metà del XIX secolo per la
cura di Rudolf Brázdil, Hubert Valášek, Jarmila Macková (2005) (2) . Non tutti conoscono Mendel
come studioso di meteorologia, ma quasi tutti ricordano la sua fama come «padre postumo della
genetica». Nel 1840 – afferma l’articolo commemorativo – il dottor Pavel Olexík stava eseguendo
misurazioni meteorologiche presso l’ospedale generale di Sant’Anna a Brünn (Brno). Dal 1857
Mendel aveva a sua volta preso a effettuare misurazioni e osservazioni meteorologiche presso il
monastero dei frati agostiniani della stessa città. Annotava le misurazioni e le osservazioni con
molta cura, aggiungendo note dettagliate, e pubblicava i risultati sulla stampa dell’epoca, avendo
anche premura di inviare puntuali relazioni all’Istituto meteorologico centrale di Vienna. L’originale
e complesso grafico-tabellare, illustrato nella figura 2, rappresenta appunto le osservazioni
meteorologiche effettuate da Mendel nella città di Brünn dal 1847 al 1862, con la rilevazione dei
parametri della temperatura e umidità (curve in alto), pressione atmosferica (curva di color rosso), intensità e direzione del vento (al centro del grafico), nuvolosità e copertura del cielo (nelle due
curve in basso) e precipitazioni (istogrammi in basso, che concludono il grafico).

Il monaco moravo effettuava come di consueto tre misurazioni al giorno: alla mattina, a
mezzogiorno e alla sera. Metteva poi a confronto i dati registrati ogni anno con i dati medi di 15
anni, con valutazioni statistiche probanti tanto nella meteorologia dell’epoca quanto in quella a noi
contemporanea. Mendel rappresentava il dottor Olexík in sua assenza, e proseguì ufficialmente le
sue misurazioni anche dopo la sua morte. Oltre a mostrare un grande interesse per la meteorologia,
Mendel svolse anche osservazioni fenologiche, numerando le macchie solari e misurando il livello
delle acque sotterranee nel terreno del monastero, ricerca questa unica per l’epoca. Il suo grande
interesse per la meteorologia è confermato anche dal fatto che, attraverso le sue misurazioni, si
accorse che la temperatura dell’aria al centro della città era più alta di quella della periferia. Soltanto
decenni dopo queste intuizioni, la meteorologi iniziò a prestare attenzione al fenomeno dell’isola di
calore urbana, termine coniato da Mendel stesso.

Un breve cenno al cammino culturale e scientifico di Gregor Mendel (A. Giannini, 2003) (3) lo vede
studente uditore all’Università di Vienna, dal 1850 al 1853, alle lezioni di fisica, dove ebbe due
valenti professori di fisica e matematica: Doppler ed Ettinghausen, di scienze naturali, matematica,
chimica, paleontologia, botanica, fisiologia vegetale, zoologia, entomologia. La fisica lo affascinava
al punto tale che divenne, anche se solo per un anno, assistente del prof. Christian Doppler, autore
di un manuale di matematica, di cui un capitolo era dedicato all’analisi combinatoria e ai principi
del calcolo della probabilità, mostrando come la statistica fosse già stata presente nei corsi di fisica
e matematica. In quelle frequentazioni Mendel conobbe il botanico Carl Wilhlem Von Nägeli che si
occupava di microscopia e divisione cellulare; si occupò anche di astronomia, dopo aver letto il
testo di Astronomia scritto da J. Littrow, direttore dell’Istituto di Astronomia dell’Università di
Vienna, il cui manuale (1833) analizzava il calcolo delle probabilità e relative applicazioni
scientifiche e pratiche. Dal 1854 per circa 14 Mendel ricevette l’incarico di insegnare Fisica e
Scienze Naturali presso la Realschule di Brünn, Istituto superiore ad indirizzo tecnico, molto
moderno all’epoca (4) . Un ulteriore contributo alla figura di Mendel studioso di meteorologia
proviene da Jaroslav Rožnovský (2014) che fa risalire all’abate Mendel l’ampliamento della rete di
osservazione meteorologica in Moravia. Non per nulla la serie di Brno è una delle più lunghe nella
regione della Repubblica Ceca.

Nell’elenco degli scritti dello scienziato moravo prevalgono quelli di meteorologia, che non
riportano solo il risultato delle sue misurazioni, ma anche lavori che descrivono dettagliatamente le
basi fisiche dei fenomeni meteorologici (ne è un esempio il suo impegno verso l’utilizzo delle previsioni meteorologiche da parte degli agricoltori) e trattano alcune nuove scoperte.

L’esame completo dei lavori scientifici di Mendel parla di uno scienziato fornito di specializzazione
eccezionalmente ampie, e capace di analizzare fenomeni individuali entro una vasta consapevolezza
dei processi naturali a livello globale: un talento speciale, insomma, per osservazione, accuratezza,
diligenza e precisione, di cui valersi in campo meteorologico (5) , malgrado questi lavori non siano
diventati celebri al pari di quelli di biologia e genetica che lo hanno reso celebre nel mondo.

Tornando alla meteorologia, occorre ricordare come Mendel abbia determinato i livelli di ozono
(O3) nell’aria. Specificamente misurò la quantità di ozono che pensava fosse presente nell’aria delle
città di Brünn e di altre località vicine. Fu con questo tra i primi a preoccuparsi dei possibili danni
che l’ozono poteva arrecare agli esseri viventi animali e vegetali e all’ambiente.
Una ricerca di Jan Munzar sull’inquinamento urbano (6) menziona gli studi condotti da Gregor
Mendel sulla meteorologia e sulla presenza di ozono in quattro città della Moravia e della Slesia:
Teschen, Kremsier, Brünn e Iglau. Le indagini sulle osservazioni meteorologiche effettuate in
Moravia e Slesia nel 1863 (G. Mendel, 1864) includono un passaggio dedicato al contenuto
dell’ozono nell’aria superficiale misurato con il metodo di Schönbein. Le figure 6 e 7 illustrano
rispettivamente la pagina 99 e la pagina 119 tratte dal volume: «Mendel G., Meteorologische
Beobachtungen aus Mähren und Schlesien für das Jahr 1863». La figura 6 riguarda le Osservazioni
meteorologiche nella Moravia e nella Slesia per l’anno 1863 e l’elenco delle stazioni di
osservazioni meteorologiche. La figura 7 è importante perche in fondo pagina è presente una tabella
con i valori di ozono rilevati in quelle città.

Per una sintetica tabulazione dei dati sull’ozono presenti nella figura 7, abbiamo realizzato una
tabella (figura 8), in cui sono riportati in un modo più comprensibile i valori medi mensili e medi
annui dell’ozono nell’aria di quattro località della Moravia e Slesia nel 1863: Teschen, Kremsier,
Brünn e Iglau (Scala di Schönbein).

Dai commenti di Mendel risulta che i primi tentativi di misurazione dei valori dell’ozono siano stati
eseguiti già a partire dal 1858. Riguardo alla misurazione della temperatura dell’aria anche questa è
proposta in un quadro sinottico (sincrona) come effettuata in due località Staré Brünn (Altbrünn) e
Domych (sobborgo di Domrössel), ed eseguita allo scopo di valutare effetti di differenti situazioni.
La diversa concentrazione di ozono tra i due siti di monitoraggio sembra essere sorprendentemente
grande, raggiungendo anche 6 o 7 gradi della scala Schönbein.
Il fatto è spiegato con l’inquinamento atmosferico esistente e con le condizioni del vento. Per questi
risultati antitetici in termini di massimo e di minimo – afferma Mendel – si può trovare una
soluzione piuttosto semplice quando si utilizzano i dati di una successiva ricerca effettuata da
Schönbein, Kletzinsky e altri. È dimostrato che gli inquinanti atmosferici di diversi tipi, che si
trovano in città in ogni momento, dividono e legano l’ozono atmosferico con la loro azione, che
risulta più pronunciata per un tempo più lungo. Questa è la ragione per cui l’aria che scorre sopra la
città manca sempre di ozono nei suoi strati inferiori, quando esce dalla città, ed è presente invece
quando l’aria entra nell’area della città; le perdite di ozono sono maggiori con un lento flusso d’aria.
E’ quindi comprensibile il perché i venti nord e nord-occidentali che soffiano nel sobborgo di
Domych, in cui abbandonano la città, possono mostrare solo una debole reazione sulle strisce (kit)
di carta (dove si misura la concentrazione di ozono), mentre i venti sud-orientali provenienti da un
ambiente aperto possono mostrare un effetto completo.
Il sito di osservazione di Starré Brünn presenta risultati esattamente opposti a causa della sua
posizione. Come mostrato nella tabella della figura 8, la distribuzione di valori medi mensili a
Brünn è piuttosto strana nel corso dell’anno. Il contenuto più basso di ozono è stato osservato nel
tardo autunno e in inverno, vale a dire nel momento in cui la città era coperta, per più giorni, di
nebbia e fumo industriale (Dunstnebel) con un debole vento. D’altra parte, valori massimi quasi
doppi sono stati registrati nei mesi estivi con uno scambio di aria notevolmente più rapido (G.
Mendel, 1864).

Queste ricerche sono altrettanti contributi alle prime misurazioni degli inquinanti atmosferici nelle
aree urbane ed extraurbane nella seconda metà dell’Ottocento. Possiamo anzi considerarle le prime
effettuate in Europa.
I meriti di Mendel e di altri scienziati come Schönbein, che scoprì l’ozono e la metodologia pratica
per rilevarlo, rivestono grande rilievo in quanto pongono le basi per le future indagini ambientali
che saranno sviluppate e ampliate nel secolo successivo con l’evoluzione della scienza e della tecnologia.

Un ulteriore grande merito di Mendel è stato quello di fornire le prime notizie sul
deterioramento dell’aria nelle aree urbane a causa del carbone, che era il combustibile usato per
riscaldare le case e alimentare le centrali termiche delle industrie. Merita particolare attenzione la
documentazione da lui presentata sull’isola di calore [isola urbana di calore], comprendente una
discussione sulle sue cause e l’introduzione del termine tedesco Rauchnebel che precede l’inglese
smog.
Possiamo dunque affermare che il «fondatore della genetica» sia anche il primo igienista ambientale
con l’individuazione dell’ozono, gas pericoloso e inquinante, proveniente prevalentemente dalla
combustione del carbone usato, all’epoca e non solo, come combustibile da riscaldamento
domestico, ma soprattutto come combustibile principale per le centrali termiche delle fabbriche.
Questa ulteriore intuizione unitamente all’isola di calore, spiegava allora le numerose malattie
dell’apparato respiratorio degli abitanti delle città industriali come Brünn e quindi delle più grandi
città europee quali, Berlino, Praga, Vienna, Parigi, Londra, Milano, eccetera. per citare le più
importanti e popolose.
Interessanti sono i dati delle temperature massime e minime estreme registrate nel 1863 e nel
periodo di 15 anni a Brünn (figura 9), tratte dall’opera di Mendel prima citata (ritaglio della pag.107)

Per quanto riguarda le temperature massime assolute si notano alcune lievi differenze tra i valori
registrati a Brünn nel 1863 e quelli rilevati in 15 anni di osservazioni (ad eccezione dei mesi di
marzo, aprile e dicembre in cui tali differenze sono più marcate). I valori delle temperature minime
estreme nel periodo di 15 anni sono notevolmente più basse di quelle registrate nel 1863. In
particolare tali differenze sono risultate più evidenti nei mesi di gennaio (-4,5 C°; -21,8 C°),
febbraio (-7,5 C°; -17,8 C°); marzo (-3,8 C°; -11,9 C°); novembre (-6,8 C°;-15 C°) e dicembre (-9,4
C° -18,7 C°).

Isola di calore in tempi recenti
La scoperta di Mendel dell’isola di calore è stata ripresa dagli studiosi di meteorologia del
Novecento e del Terzo Millennio. Ne è un esempio a noi prossimo la città di Bologna che annovera
osservazioni meteorologiche dal 1814 ai nostri giorni. I dati rilevati da Lorenzo Respighi nel
trentennio 1814-1843 7 sono stati utili per costruire una grafico che si riporta nella figura 10,
unitamente al trend delle temperature medie annue di Bologna-centro e Bologna-BorgoPanigale, nel
periodo 1981-2010, studiate da Lorenzo Sangelantoni 8 . Abbiamo pertanto realizzato un diagramma
in cui sono riportati i dati delle temperature nei due trentenni 1814 – 1843 e 1981-2010 (R. Morici,
2016) (9) .

Confrontando i due trentenni, il trentennio ottocentesco segnalerebbe un valore termometrico medio
di poco inferiore a quello del trentennio più vicino a noi, periodo caratterizzato dal global warming,
con frequenti episodi meteorologici estremi (10) .
Difatti si è trovato un valore medio di 13,7°C per il trentennio 1814-1843, e di 13,9°C, per il
trentennio 1981-2010.
Per il trentennio 1981-2010 – afferma Sangelantoni – la curva termometrica è stata costruita dalla
elaborazione dei rilevati dalla stazione di Borgo Panigale (vicino all’aeroporto di Bologna), che
notoriamente per la sua collocazione presenta valori termometrici più bassi rispetto a quelli misurati
nel centro storico della città. Le temperature a Borgo Panigale sono quindi meno influenzate
dall’effetto isola di calore che caratterizza le stazioni meteorologiche situate in città; quindi sono
più basse. Il fenomeno dell’isola di calore può alterare i picchi di minime e massime in condizioni
di atmosfera stabile e cielo sereno. La stessa città di Bologna, essendo in pianura, rappresenta
pertanto un ottimo esempio. Questo fatto spiegherebbe la scarsa differenza tra i due trentenni che
sappiamo invece essere termicamente molto ampia.
A tale proposito sono utili i valori delle temperature medie di Bologna, centro urbano, pubblicati nel
documento Conferenza sull’adattamento climatico in ambito urbano, Il Clima Cambia le Citta (11) .
Nel trentennio 1971-2000 è stata registrata una media di 14,3°C e nel periodo 2001-2012 tale valore
è risultato di 15°C. Si evidenzia altresì nel periodo 2001-2012 un valore termometrico medio
di14,1°C per Borgo Panigale (aeroporto).

BIBLIOGRAFIA
1) Brázdil R., Valášek H., Macková J., Meteorologická pozorování v Brně v první polovině 19.
Století [Meteorological observations in Brno in the first half of the 19th century].
Archiv města Brna, Brno, (in Czech), 2005.

2) Burianová J., Roche K. F., Gregor Johann Mendel Meteorologist, Masaryk Universisty
Faculty of Science, MuniSci, 5 December 2022.

3) Giannini A., I Grandi della Scienza: Mendel, in «Le Scienze», edizione italiana di
«Scientific American», anno VI, n. 34, giungo, 2003.

4) Mendel G., Meteorologische Beobachtungen aus Mähren und Schlesien für das Jahr 1863.

5) Morici R. Il clima delle Marche nell’Ottocento, Quaderno n. 320 del Consiglio Regionale
Marche, Ancona, settembre 2020.

6) Munzar J., Gregor Mendel and urban environment, Moravian Geographical Reports
n. 2/1994.

7) Rožnovský J., G.J. Mendels meteorological observations,Czech Hydrometeorological
Institute, Brno branch office Rožnovský, J., Litschmann, T., (eds): Mendel a
bioklimatologie. Brno, 3. – 5. 9. 2014.

8) Vasak A. (a cura di), Canicules et froids extrêmes, L’Evénement climatique et ses
représentations (II), Histoire, littérature, peinture. MétéoS, Collection dirigée par Thierry
Belleguic et Anouchka Vasak. Sous la direction de Jacques Berchtold, Emmanuel Le Roy
Ladurie, Jean-Paul Sermain et Anouchka Vasak, Hermann, Paris 2012.

Note
1 Jarmila Burianová, Kevin Francis Roche, Gregor Johann Mendel Meteorologist, Masaryk Universisty
Faculty of Science, MuniSci, 5 December 2022.

2 Rudolf Brázdil, Hubert Valášek, Jarmila Macková, (2005): Meteorologická pozorování v Brně v první
polovině 19. Století [Meteorological observations in Brno in the first half of the 19th century]. Archiv města Brna, Brno. (in Czech).

3 Adriana Giannini, I grandi della scienza – Mendel – in «Le Scienze», anno VI, volume 34, giugno 2003.

4 Adriana Giannini, Mendel, cit., pp. 20, 21, 24, 26.

5 Jaroslav Rožnovský, G.J. Mendels meteorological observations, Czech Hydrometeorological Institute,
Brno branch office. Rožnovský J., Litschmann T., (eds): Mendel a bioklimatologie. Brno, 3. – 5. 9. 2014.
http://www.cbks.cz/SbornikBrno14/Roznovsky.pdf

6 Jan Munzar, Gregor Mendel and urban environment, Moravian Geographical Reports, n. 2/1994, vol. 2,
pp. 49-51. (http://www.sci.muni.cz/geobib/mgr/MGR1994_2/MGR 1994 2 2 Munzar.pdf.)

7 Lorenzo Respighi, Osservazioni meteorologiche del trentennio 1814-1843, del clima bolognese, in
Memorie della Accademia delle Scienze dell’Istituto di Bologna, Tomo VII, Tipografia A San Tommaso
D’Aquino, Bologna 1856.

8 Lorenzo Sangelantoni, Dati termometrici rilevati a Bologna – Borgo Panigale nel trentennio 1981-2010,
Laboratorio di Oceanografia e Protezione Civile, Dipartimento di Scienze della Vita e dell’Ambiente,
Ancona, Università Politecnica delle Marche.

9 Rossano Morici, Eruzione del vulcano Tambora e riflessi sul clima delle Marche nel 1816, Marca Marche
n.6/2016, pp.305-307.

10 Anouchka Vasak (a cura di), Canicules et froids extrêmes, Hermann, Paris 2012. Il tema trattato nel libro
era stato discusso in un precedente convegno tenutosi a Parigi nei giorni 20 e 21 gennaio 2011, in
collaborazione fra la Fondazione Singer-Polignac e l’Università La Sorbona. Consultabile al link:
http://www.singer-polignac.org/fr/missions/sciences/colloques/542-canicules-et-froids-extremes.

11 Conferenza sull’adattamento climatico in ambito urbano, Il Clima Cambia le Città, Contributo
dell’Osservatorio Meteorologico di Milano Duomo (OMD) e di Climate Consulting s.r.l. Gruppo di lavoro:
Sergio Borghi, Pamela Turchiarulo, Samantha Pilati, Chiara Paganelli, Cristina Lavecchia, 2013.