Che diavolo è un modello climatico e perché è importante?

tre globi modello climatico Il Centro Nazionale per la Ricerca Atmosferica

Solo pochi anni fa, la saggezza convenzionale riteneva che non si potesse attribuire nessun singolo evento meteorologico estremo al cambiamento climatico. Ma ora gli scienziati possono affermare sempre più e affermano le probabilità che le azioni umane abbiano causato o esacerbato siccità e uragani specifici.

Una delle ragioni principali del cambiamento è che la scienza della modellazione climatica sta diventando sempre più potente poiché i miglioramenti nella tecnologia, nelle tecniche e nella condivisione dei dati consentono ai ricercatori di avviare nuovi esperimenti o semplicemente di eseguirne molti di più.

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I modelli climatici sono sofisticate simulazioni al computer che approssimano il modo in cui il pianeta risponde a varie forze, come i picchi di anidride carbonica. Scompongono gli oceani, la superficie e l'atmosfera in scatole 3-D e calcolano come le condizioni mutevoli seguono il tempo e lo spazio.

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I guadagni di base nella potenza di calcolo hanno guidato molti dei miglioramenti. Quelle scatole erano di circa 500 chilometri quadrati nel 1990. Per alcuni dei modelli a più alta risoluzione di oggi, tra cui E3SM del Dipartimento dell'Energia, MRI del Giappone e FGOALS della Cina, sono meno di 25 chilometri quadrati. La risoluzione aumenta ancora per applicazioni specifiche, come la modellazione di uragani.

Inoltre, i primi modelli climatici negli anni '60 erano incentrati sull'atmosfera, ma ora tengono conto delle superfici terrestri, del ghiaccio marino, degli aerosol, del ciclo del carbonio, della vegetazione e della chimica atmosferica. Più recentemente, i modelli hanno iniziato a incorporare i modi in cui il comportamento umano cambia in risposta ai cambiamenti climatici, comprese la migrazione e la deforestazione.

Altri progressi nella modellazione si sono verificati a seguito di uno sforzo di tre decenni nell'ambito del Programma mondiale di ricerca sul clima, noto come il Progetto di confronto tra modelli accoppiati (CMIP). Nell'ambito di questo programma, agli istituti di ricerca viene chiesto di condurre una serie comune di esperimenti con una serie comune di input e di condividere pubblicamente i risultati.

I petabyte di dati risultanti hanno consentito ai ricercatori di tutto il mondo di condurre studi che si tuffano in aree di interesse specifiche senza dover dedicare il proprio tempo ai supercomputer.

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L'abbondanza di dati ha anche consentito agli scienziati di confrontare i risultati di vari modelli tra loro e contro i cambiamenti climatici osservati nel mondo reale fino ad oggi. Ciò ha fornito informazioni cruciali su quali modelli funzionano meglio e, occasionalmente, ha persino rivelato problemi con le nostre osservazioni. Ha anche offerto un feedback che ha consentito alle istituzioni di testare nuove ipotesi, perfezionare ulteriormente i modelli e migliorare la loro comprensione dei processi naturali, afferma Noah Diffenbaugh, professore di scienze del sistema terrestre a Stanford.

In particolare, il modellatore di uragani del MIT Kerry Emanuel ha utilizzato i dati pubblici di sette modelli per guidare una simulazione mirata di uragani decine di migliaia di volte, nel tentativo di calcolare le probabilità che una tempesta della scala dell'uragano Harvey atterrerà di nuovo sul Texas. Esaminando due periodi di 20 anni attraverso una serie di scenari per le emissioni di gas serra, lui fondare che quello che era un evento di 1 anno su 100 alla fine del 20° secolo sarà un evento di 1 anno su 5,5 entro la fine di questo.

Ma nonostante tutti questi enormi miglioramenti, anche una scatola di 25 chilometri quadrati è ancora troppo grande per catturare processi su piccola scala come il comportamento dei singoli cloud. E gli scienziati sanno bene che i modelli non rappresentano perfettamente processi naturali complessi.

È per questo che generalmente parlano in termini di intervalli negli scenari dei cambiamenti climatici e perché gli eventi nel mondo reale possono ancora verificarsi occasionalmente al di fuori di questi limiti.

C'è ancora molta incertezza nelle proiezioni, e siamo tutti infastiditi da questo, dice Emanuel.

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