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Por que precisamos de modelos de tempo e clima mais nítidos?
Os modelos climáticos colocam uma grade sobre a Terra ou oceano e calculam o estado da atmosfera para cada célula; isso nos ajuda a compreender e prever melhor o tempo e o clima. Quanto menor for a célula da grade, maior será a resolução.
Por Nicolas Gruber - 06/08/2021


Os modelos futuros de tempo e clima se concentrarão em tempestades e nuvens, já que afetam tanto o tempo quanto o clima. Crédito: NASA.GOV

Sabemos que o CO 2 está aquecendo o planeta. Mas se quisermos entender suas consequências e evitar riscos, modelos de tempo e clima mais precisos são cruciais, diz Nicolas Gruber.

Os modelos são cruciais para as ciências do tempo e do clima. Sem os modelos atuais , previsões meteorológicas confiáveis ​​para além de amanhã seriam quase impossíveis, e teríamos apenas uma vaga ideia do que o aquecimento global nos reserva.

No recém-iniciado projeto de pesquisa EXCLAIM1, queremos aproveitar essa conquista e desenvolver a próxima geração de modelos de tempo e clima . Os novos modelos proporcionarão uma resolução muito maior dos processos-chave na atmosfera e nos oceanos. Trabalhando no Centro de Modelagem de Sistemas Climáticos (C2SM), a equipe de pesquisa criará o modelo e a infraestrutura de dados que nos permitirá simular tempestades, tempestades e nuvens em escala global. Isso levará a previsões meteorológicas mais confiáveis ​​e projeções climáticas mais precisas.

Estamos apostando no cavalo certo?

Claro, isso também levanta questões. Já não sabemos o suficiente sobre as mudanças climáticas ? Qual é o objetivo de tornar a previsão do tempo um pouco melhor? Vale a pena o enorme esforço?

Na verdade, já sabemos com grande certeza que os humanos são responsáveis ​​pela maior parte do aquecimento que observamos. Compreendemos a relação entre as emissões de CO 2 e a temperatura com relativa precisão e reconhecemos que precisamos reduzir as emissões de CO 2 a zero líquido nas próximas décadas para cumprir as metas climáticas de Paris. Nosso entendimento dessas questões já é suficiente para derivar recomendações de políticas claras.

No entanto, existem muitos outros aspectos da mudança climática que não conhecemos bem. Por exemplo, não sabemos como os sistemas de clima e tempestades se desenvolverão no futuro, se os ciclones tropicais se tornarão mais frequentes e como as nuvens e a precipitação mudarão. Essas limitações têm muito a ver com o fato de que os modelos climáticos de hoje, para ser franco, são simplesmente muito confusos em muitos aspectos; eles simplesmente não resolvem adequadamente esses fenômenos e processos.
 
Lançando luz sobre processos fundamentais

Os modelos climáticos colocam uma grade sobre a Terra ou oceano e calculam o estado da atmosfera para cada célula; isso nos ajuda a compreender e prever melhor o tempo e o clima. Quanto menor for a célula da grade, maior será a resolução. Os modelos climáticos globais atuais normalmente têm células de grade com uma largura de cerca de 100 km.2

Como resultado, esses modelos não resolvem processos-chave na atmosfera ou no oceano, particularmente processos que ocorrem em uma escala de apenas alguns quilômetros, como nuvens e tempestades. Isso nos obriga a estimar a influência desses processos indiretamente, por meio de parametrizações. Isso leva à incerteza nas previsões, já que as nuvens e as tempestades determinam não apenas nosso clima diário, mas também são cruciais para o clima.

Se quisermos quantificar com mais exatidão quanta precipitação cairá um dia e como as nuvens afetarão as mudanças climáticas, precisamos simular a dinâmica desses processos de acordo com as leis da física, em vez de parametrizá-los. Esperamos poder romper essa parede de parametrização com os modelos de alta resolução que desenvolveremos no projeto EXCLAIM.

Aguce a visão

Devido à sua resolução mais alta, esses modelos irão aprimorar nossa visão do futuro. Isso nos ajudará de duas maneiras: Primeiro, seremos capazes de determinar com mais precisão as médias meteorológicas para o futuro. Isso vai melhorar nossas projeções climáticas. E, em segundo lugar, obteremos informações mais confiáveis ​​sobre a variação futura em torno dessa média, ou seja, melhoraremos o clima do futuro. Como as tempestades e inundações de meados de julho nos lembraram, é a mudança do tempo, e particularmente seus extremos, que mais nos desafiarão à medida que o clima continua esquentando.

Dessa forma, previsões meteorológicas mais confiáveis ​​e simulações climáticas mais precisas ajudarão a reduzir os riscos para a sociedade e sua infraestrutura. Quanto melhor compreendermos os impactos do clima, melhor podemos nos adaptar a eles. Não resta dúvida de que, além da redução das emissões, teremos que nos adaptar a um clima em mudança. Mesmo se atingirmos a meta de 2 graus, países como a Suíça continuarão a aquecer significativamente: no final do século, é provável que seja mais de 3 graus Celsius mais quente aqui do que nos tempos pré-industriais.

Grande benefício para a sociedade

Nosso projeto não funciona no vácuo: estamos desenvolvendo nossos modelos e, particularmente, suas aplicações concretas, em estreita cooperação com nossos parceiros de projeto. Um exemplo são os cenários climáticos suíços que a ETH Zurich e a MeteoSwiss criam regularmente sob a égide do C2SM.3 O EXCLAIM desenvolverá uma configuração de modelo de alta resolução para a região alpina para simular eventos extremos, como precipitação intensa, secas e ondas de calor com maior certeza no futuro. Isso significa que esses cenários podem garantir que os recursos para medidas de adaptação sejam implantados de forma otimizada.

Claro, até mesmo nossos novos modelos atingirão seus limites. Mas, ao resolver melhor muitos processos fundamentais, podemos validar melhor esses modelos com observações e, consequentemente, refiná-los em um processo contínuo. Isso beneficiará não apenas a pesquisa, mas também a sociedade. É por isso que estou convencido de que nosso esforço vale a pena.

 

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