Dall’intelligenza artificiale all’intelligenza climatica
L’intelligenza artificiale (IA) sta trasformando rapidamente molti settori, e i servizi climatici non fanno eccezione. «Dal miglioramento delle previsioni meteorologiche a breve termine alle proiezioni climatiche a lungo termine: l’IA sta aprendo nuove strade per capire gli estremi climatici e per affrontarli», afferma Andrea Castelletti, professore presso il Politecnico di Milano(si apre in una nuova finestra). Il progetto CLINT(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, sta contribuendo a tracciare una strada in questa direzione. Il progetto ha sviluppato un quadro innovativo di intelligenza artificiale che migliora il rilevamento, l’analisi delle cause, l’attribuzione e le proiezioni future di eventi estremi come cicloni, ondate di calore e siccità. «Combinando l’innovazione dell’apprendimento automatico, l’interpretabilità fisica e la distribuzione operativa, CLINT riesce a colmare il divario tra la scienza climatica all’avanguardia e la pratica dei servizi climatici », aggiunge Castelletti, che è anche il coordinatore del progetto.
Una suite di soluzioni basate sull’intelligenza artificiale
Il progetto, che riunisce più di 60 ricercatori e ricercatrici di tutta Europa, la maggior parte dei quali sono all’inizio della carriera, si propone di affrontare uno dei limiti principali della scienza del clima: la capacità di individuare e attribuire gli eventi meteorologici estremi. Per farlo, ha sfruttato una serie di tecniche di intelligenza artificiale, tra cui le reti neurali convoluzionali, gli autoencoder e gli approcci di scoperta causale. Il risultato netto di questo lavoro è una suite di soluzioni, come uno strumento di IA per l’individuazione dei cicloni tropicali, un framework ibrido di IA e fisica per l’attribuzione delle ondate di calore e metodi di apprendimento profondo per la ricostruzione di set di dati incompleti sulle precipitazioni. «Sfruttando la versatilità dell’IA, abbiamo migliorato nettamente l’individuazione spaziale e temporale degli eventi estremi e abbiamo rafforzato l’attribuzione dei singoli eventi al cambiamento climatico antropogenico», spiega Castelletti. «Abbiamo anche ricostruito alcune serie di dati osservativi incompleti e abbiamo approfondito la comprensione di eventi estremi composti e concomitanti.»
Trasformare i dati climatici in azioni per il clima
Questi strumenti non sono solo teorici, ma possono fornire servizi climatici che aiutino le decisioni, in grado di tradurre informazioni climatiche complesse in approfondimenti con risvolti pratici. Ad esempio, il progetto ha realizzato una soluzione di post-elaborazione idrologica potenziata dall’IA, che sta migliorando in modo significativo le simulazioni dei flussi di corrente in oltre 35 000 sottobacini europei e consente una pianificazione energetica basata sui dati climatici. Nel settore agricolo, invece, un modello surrogato di IA sta riducendo di quattro volte il costo computazionale delle simulazioni delle colture, pur mantenendo un’alta accuratezza delle previsioni. Inoltre, il progetto ha sviluppato indici di siccità basati sull’impatto, che hanno rivelato come i punti critici della siccità in Europa si stanno spostando verso nord: informazioni che risulteranno utili alle autorità per attuare misure di adattamento efficaci. «Insieme, questi risultati dimostrano non solo l’eccellenza scientifica, ma anche una forte capacità di divulgazione, una collaborazione interdisciplinare e una notevole prontezza operativa per l’applicazione delle soluzioni nel mondo reale», osserva Castelletti.
Incorporare l’intelligenza artificiale nei servizi climatici
Integrando l’IA nei servizi climatici, CLINT ha contribuito a rendere il processo decisionale in tutta Europa più solido, lungimirante e basato sui dati climatici effettivi. «Soprattutto, CLINT ha dimostrato che l’IA può rafforzare di molto la capacità di adattamento dell’Europa ai cambiamenti climatici, non solo attraverso l’innovazione tecnologica, ma anche con la condivisione delle conoscenze, la scienza aperta e la responsabilizzazione della prossima generazione di ricercatori sul clima», conclude Castelletti. Oggi il gruppo di ricercatori sta lavorando per rendere pienamente operativi i servizi climatici basati sull’IA sviluppati dal progetto: l’obiettivo è assicurarne la sostenibilità a lungo termine e l’adozione da parte delle autorità pubbliche, dei fornitori di servizi climatici e degli interlocutori privati.
