Perché abbiamo bisogno di nuovi modelli climatici
I modelli climatici sono una storia di successo: molte delle loro previsioni si sono avverate. Reto Knutti spiega nel suo blog post perché la ricerca ha ancora bisogno di nuovi modelli.
Quando nel 1950 i meteorologi Jule Charney, Ragnar Fj?rtoft e il matematico John von Neumann, insieme ad altri ricercatori, simularono per la prima volta il tempo su un computer, ebbero bisogno di 24 ore di tempo di calcolo per produrre una previsione per 24 ore di tempo. Le previsioni erano scarse, la realtà era già arrivata e quindi le previsioni non servivano a nessuno. Oggi le previsioni del tempo sono incredibilmente buone, spesso con una settimana di anticipo e per eventi estremi. Sono disponibili su ogni telefono e tutti sanno come interpretarle.
Sorprendente sviluppo dei modelli climatici
Anche i modelli climatici, strettamente correlati ai modelli meteorologici, hanno subito uno sviluppo sorprendente. Oggi simulano le correnti nell'atmosfera e nell'oceano, il ghiaccio marino, la biosfera e la terra, il ciclo del carbonio e molto altro ancora. I modelli climatici tengono conto di migliaia di retroazioni e processi climatici, comprendono un milione di linee di codice, producono petabyte di dati - e i modelli sono una storia di successo. Molte delle previsioni fatte dai modelli climatici si sono avverate.1,2. Sulla base di queste previsioni, la politica climatica internazionale ha deciso di limitare il riscaldamento causato dall'uomo al di sotto dei 2 gradi. Ma perché abbiamo bisogno di ulteriori ricerche e nuovi modelli?
"Tutti i modelli sono sbagliati, ma alcuni sono utili", diceva decenni fa lo statistico George Box. In effetti, ogni modello semplifica la realtà. Per alcune questioni è sufficientemente accurato, per altre le incertezze sono ancora elevate. In particolare, ogni modello ha una certa risoluzione spaziale o larghezza di griglia. Al di sotto di questa non è possibile fare affermazioni. Nei modelli climatici odierni, la larghezza della griglia è tipicamente compresa tra 10 e 50 chilometri. Il fatto di poter modellare la CO2 La necessità di ridurre i cambiamenti climatici è evidente anche con questa risoluzione. Ma quando si tratta di capire quanto spesso si verifichino estati calde e secche come quella del 2018, o se nel 2040 ci sarà ancora abbastanza neve a Sedrun nei Grigioni, abbiamo bisogno di una griglia larga pochi chilometri. Perché diventano determinanti le montagne e le valli, ma anche i processi locali come l'innalzamento delle masse d'aria che portano alle torri di nuvole.
"La migliore simulazione è inutile se gli utenti non la capiscono o non sanno cosa farne".Reto Knutti
Tuttavia, per ridurre le dimensioni della griglia è necessaria un'enorme potenza di calcolo, che sempre più spesso solo i computer con unità di elaborazione grafica (GPU) sono in grado di decidere. Tuttavia, ciò richiede la riprogrammazione delle "viscere" del modello, ossia il modo in cui i singoli core di calcolo scambiano ed elaborano i dati. Con questi potenti computer mainframe, i processi su piccola scala come le nuvole temporalesche o i modelli di città possono essere modellati in modo diverso e migliore. Tuttavia, i dati prodotti sono così tanti che non è più possibile immagazzinarli tutti.
Prima che un modello ad alta risoluzione possa essere eseguito su una nuova architettura informatica, è necessaria l'esperienza di fisici, chimici, biologi e altri specialisti per descrivere meglio i processi su piccola scala. Infine, ma non meno importante, gli informatici devono essere in grado di utilizzare le nuove tecnologie in modo efficiente. In definitiva, però, anche la migliore simulazione è inutile se gli utenti non la capiscono o non sanno cosa farne.
Benefici tangibili per la società
I modelli climatici sono strumenti utilizzati dai ricercatori per verificare le ipotesi, comprendere i processi e interpretare i dati di misurazione. Ma non solo: i modelli climatici vengono utilizzati per le previsioni, al fine di ridurre al minimo i rischi e la vulnerabilità della società e delle infrastrutture e di trovare solide misure di adattamento. Il dialogo con gli utenti e i vantaggi per questi ultimi sono fondamentali: solo quando noi modellatori climatici capiamo di quali informazioni ha bisogno l'agricoltore o l'ingegnere civile per quale luogo e periodo di tempo possiamo migliorare i modelli per l'adattamento - un esempio lampante di come lo sviluppo tecnico e la ricerca inter- e transdisciplinare si completino a vicenda per portare benefici tangibili alla società.
Conferenza pubblica sui modelli climatici Chi siamo
Al Latsis Symposium 2019 dell'ETH di Zurigo, gli scienziati discuteranno della prossima generazione di modelli climatici che simulano l'intera Terra con griglie di larghezza pari a un chilometro, esplorando i limiti dell'informatica. Al Mercoledì 21.8.su 18:00,Nella sua conferenza, Reto Knutti farà luce sulle opportunità e le sfide del cambiamento climatico e su come i nuovi modelli possono aiutarci a minimizzare i rischi. La conferenza è aperta al pubblico ed è rivolta anche ai non addetti ai lavori. L'ingresso è gratuito e la conferenza sarà tenuta in inglese. Ulteriori informazioni: https://latsis2019.ethz.ch/
Referenze
1 pagina esternaQuanto i modelli climatici hanno previsto il riscaldamento globale? Zeke Hausfather, Carbonbrief, 5 ottobre 2017
2 Fischer EM, Knutti R. L'aumento delle precipitazioni intense osservato conferma la teoria e i primi modelli. Nature Climate Change volume 6, pagine 986-991 (2016). doi: pagina esterna10.1038/nclimate3110