Nuevos modelos captan el clima de la Tierra a escala kilométrica
Hasta ahora, la investigación climática ha carecido de las herramientas adecuadas para responder a las preguntas sobre qué fenómenos meteorológicos es probable que se produzcan, cuándo, dónde y con qué frecuencia. La tecnología simplemente no era lo suficientemente potente como para gestionar esta complejidad. «El avance clave es que los nuevos modelos ahora pueden reducir la brecha entre los patrones climáticos a escala planetaria, en los que se centran los modelos climáticos tradicionales, y los movimientos a menor escala que dan lugar a estos patrones», señala Bjorn Stevens, coordinador del proyecto NextGEMS(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos. «A diferencia de los modelos anteriores, que se basaban en gran medida en aproximaciones empíricas, estas nuevas simulaciones se fundamentan mejor en las leyes físicas de la termodinámica y la dinámica de fluidos. Este salto es posible gracias a los enormes avances en la potencia informática, impulsados en parte por la creciente demanda de inteligencia artificial».
De las pautas mundiales a las repercusiones locales
Por ejemplo, ahora es posible simular los patrones locales de los vientos y las corrientes oceánicas que ayudan a sostener muchos de los sistemas naturales de la Tierra. Del mismo modo, podemos simular tormentas, incluidos los ciclones tropicales, cuyos efectos antes ignorábamos o tratábamos estadísticamente. Estas tormentas tienen profundas repercusiones sociales, ya que pueden provocar inundaciones, dañar infraestructuras y poner en peligro vidas humanas. Otro avance es la posibilidad de incluir remolinos oceánicos en las simulaciones. «Estos sistemas de circulación en remolino ayudan a equilibrar el balance energético del planeta e influyen en la estructura del océano global. También interactúan con las capas de hielo, un proceso fundamental para comprender los cambios en el nivel del mar», resume Stevens. Además de estos fenómenos a gran escala, los nuevos modelos también pueden tener en cuenta efectos localizados cada vez más pequeños, como los microclimas creados por una topografía compleja, los sistemas de viento asociados a los incendios o los efectos refrescantes de las brisas marinas a lo largo de las costas.
Avanzar en el conocimiento del comportamiento de las precipitaciones y las nubes
El equipo de NextGEMS ha desarrollado dos modelos avanzados de resolución de tormentas para su uso científico y operativo por parte de Destination Earth. Uno se basó en el marco de modelización ICON y el otro en el sistema integrado de previsión del Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio. Estos modelos muestran una impresionante densidad de malla: hasta 1 km. Los nuevos modelos tienen otras ventajas revolucionarias: «Se pueden comparar más fácilmente con mediciones del mundo real, especialmente con los datos de los últimos satélites Earth Explorers», destaca Stevens. Eso hace que sean más fáciles de evaluar y mejorar, lo que nos da esperanzas de tener una representación física más precisa del clima. Gracias a la potencia de cálculo de la Empresa Común de Informática de Alto Rendimiento Europea, estos modelos se utilizaron para explorar una amplia gama de cuestiones científicas. Por ejemplo, qué controla los regímenes de precipitaciones tropicales, cómo se forman y organizan las nubes, cómo responde el clima al calentamiento y a los aerosoles, y cómo afectan los cambios en el uso del suelo a las precipitaciones. Entre los descubrimientos clave se incluyen el papel del intercambio de energía entre el aire y el mar en la configuración de las precipitaciones tropicales, un ciclo de retroalimentación entre las precipitaciones y la humedad del suelo, cómo la mezcla vertical en condiciones estables influye en la distribución de las nubes y el papel de los remolinos oceánicos en la regulación del patrón espacial del calentamiento global.
Sinergia entre modelos simplificados y de alta resolución
Los nuevos modelos destacan por ofrecer predicciones más físicas de cómo cambiará el clima en las próximas décadas. Sin embargo, para escalas de tiempo más largas —siglos o milenios— los modelos más antiguos y estadísticos siguen siendo indispensables. Al ser más sencillos desde el punto de vista computacional, pueden funcionar durante más tiempo para producir grandes conjuntos, en los que se repite el mismo cálculo muchas veces para comprender mejor cuánta variabilidad es intrínseca al propio sistema. Eso los hace muy valiosos para las iniciativas que buscan entender los cambios a largo plazo y la variabilidad a escala decenal. «Una forma sencilla de entender los nuevos modelos es que están diseñados para ayudarnos a razonar sobre la adaptación local al cambio climático. Los modelos más antiguos se centran en los cambios medios a nivel mundial, lo cual es útil para razonar sobre las estrategias de mitigación», concluye Stevens.
