Por que ainda precisamos de um CERN para as alterações climáticas – Physics World

Por que ainda precisamos de um CERN para as alterações climáticas – Physics World

Carimbo de data / hora: 22 de abril de 2024 6h00

Tim Palmer afirma que devemos reunir os nossos recursos para produzir modelos climáticos de alta resolução que as sociedades possam utilizar, antes que seja tarde demais

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Uma rua destruída pelas inundações em Marrocos
Tendência preocupante São necessários modelos climáticos fiáveis ​​para que as sociedades possam adaptar-se ao impacto das alterações climáticas. (Cortesia: Shutterstock/Migel)

Foi um arraso no ano passado. As temperaturas da terra e do mar foram até 0.2 °C mais elevadas todos os meses no segundo semestre de 2023, com estas anomalias quentes a continuarem em 2024. Sabemos que o mundo está a aquecer, mas o pico repentino de calor não tinha sido previsto. Como escreveu o cientista climático da NASA Gavin Schmidt in Natureza recentemente: “É humilhante e um pouco preocupante admitir que nenhum ano confundiu mais as capacidades preditivas dos cientistas do clima do que 2023.”

Como Schmidt explicou, um período de calor recorde foi considerado “improvável”, apesar de 2023 ser um ano de El Niño, onde as águas relativamente frias do Oceano Pacífico equatorial central e oriental são substituídas por águas mais quentes. O problema é que as complexas interações entre a convecção atmosférica profunda e os modos equatoriais de variabilidade oceânica, que estão por trás do El Niño, são mal resolvidas em modelos climáticos convencionais.

Nossa incapacidade de simular o El Niño adequadamente com os modelos climáticos atuais (J. Clima 10.1175/JCLI-D-21-0648.1) é sintomático de um problema muito maior. Em 2011, argumentei que os modelos climáticos contemporâneos não eram bons o suficiente para simular a natureza mutável dos extremos climáticos, como secas, ondas de calor e inundações (ver “Um CERN para as alterações climáticas”Março de 2011 p13). Com espaçamentos entre pontos de grelha normalmente em torno de 100 km, estes modelos fornecem uma visão turva e distorcida do clima futuro. Para variáveis ​​como precipitação, os erros sistemáticos associados a uma resolução espacial tão baixa são maiores do que os sinais de alterações climáticas que os modelos tentam prever.

Modelos climáticos fiáveis ​​são de vital importância para que as sociedades possam adaptar-se às alterações climáticas, avaliar a urgência de atingir a neutralidade carbónica ou implementar soluções de geoengenharia se as coisas ficarem realmente más. No entanto, como é possível adaptar-se se não sabemos se as secas, as ondas de calor, as tempestades ou as inundações causam a maior ameaça? Como avaliamos a urgência do zero líquido se os modelos não conseguem simular pontos de “inflexão”? Como é possível chegar a acordo sobre potenciais soluções de geoengenharia se não é possível avaliar com segurança se a pulverização de aerossóis na estratosfera enfraquecerá as monções ou reduzirá o fornecimento de humidade às florestas tropicais? Os modeladores climáticos têm de levar muito mais a sério a questão da inadequação dos modelos se quiserem fornecer à sociedade informações fiáveis ​​e práticas sobre as alterações climáticas.

Concluí em 2011 que precisávamos desenvolver modelos climáticos globais com resolução espacial de cerca de 1 km (com resolução temporal compatível) e a única forma de o conseguir é reunir recursos humanos e informáticos para criar um ou mais institutos federados internacionalmente. Por outras palavras, precisamos de um “CERN para as alterações climáticas” – um esforço inspirado nas instalações de física de partículas perto de Genebra, que se tornou um emblema da colaboração e do progresso internacionais.

Isso foi há 13 anos e desde então a natureza tem falado com força total. Assistimos a ondas de calor, tempestades e inundações sem precedentes, tanto que o Fórum Econômico Mundial classificou “clima extremo” como o evento global mais provável desencadear uma crise económica nos próximos anos. Como o proeminente cientista climático Michael Mann notado em 2021, após uma inundação devastadora no Norte da Europa: “O sinal das alterações climáticas está a emergir do ruído mais rapidamente do que os modelos previam.” Essa visão foi apoiada por um nota informativa da reunião da Royal Society para a COP26 sobre alterações climáticas, realizada em Glasgow em 2021, que afirmou que a incapacidade de simular processos físicos em detalhe é responsável por “as incertezas mais significativas no clima futuro, especialmente a nível regional e local”.

No entanto, as melhorias na modelação não acompanharam a natureza mutável destes extremos do mundo real. Embora muitos centros nacionais de modelização climática tenham finalmente começado a trabalhar em modelos de alta resolução, tendo em conta as tendências actuais, será necessário até à segunda metade do século para alcançar uma resolução à escala quilómetro. Será demasiado tarde para que seja útil combater as alterações climáticas (ver figura abaixo) e a urgência é necessária mais do que nunca.

Um clima EVE

Agrupar internacionalmente recursos humanos e informáticos é uma solução que parece óbvia. Numa revisão da ciência do Reino Unido em 2023, o vencedor do Prémio Nobel Paul Nurse comentou que “existem áreas de investigação de importância estratégica global onde poderiam ser contemplados novos institutos financiados multinacionalmente ou infra-estruturas de investigação internacionais, sendo um exemplo óbvio um instituto de alterações climáticas construído com base no modelo EMBL [Laboratório Europeu de Biologia Molecular]”. Acrescentou que “tais institutos são ferramentas poderosas para a colaboração multinacional e trazem grandes benefícios não só a nível internacional, mas também para a nação anfitriã”.

Então, por que isso não aconteceu? Alguns dizem que não precisamos de mais ciência e, em vez disso, devemos gastar dinheiro ajudando aqueles que já sofrem com as alterações climáticas. Isso é verdade, mas os modelos informáticos ajudaram enormemente as sociedades vulneráveis ​​ao longo dos anos. Antes da década de 1980, ciclones tropicais mal previstos podiam matar centenas de milhares de pessoas em sociedades vulneráveis. Agora, com uma resolução de modelo melhorada, podem ser feitas excelentes previsões para a semana seguinte (e a capacidade de comunicar as previsões) e é raro que mais do que algumas dezenas de pessoas morram devido a condições meteorológicas extremas.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/why-we-still-need-a-cern-for-climate-change-physics-world.png" data-caption="Muito pouco, muito tarde Com base nas tendências atuais, os modelos climáticos globais usados ​​nos relatórios de avaliação climática do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas terão apenas uma resolução de alguns quilômetros até 2055. (Redesenhado do original por Andreas Prein, Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica) ”title=” Clique para abrir a imagem no pop-up”href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/why-we-still-need-a-cern-for-climate-change-physics-world. png”>Gráfico dos modelos climáticos de resolução espacial diminuindo ao longo do tempo
Muito pouco, muito tarde Com base nas tendências atuais, os modelos climáticos globais usados ​​nos relatórios de avaliação climática do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas terão apenas uma resolução de alguns quilômetros até 2055. (Redesenhado do original por Andreas Prein, Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica)

Os modelos climáticos de alta resolução ajudarão a direcionar milhares de milhões de dólares de investimento para permitir que as sociedades vulneráveis ​​se tornem resilientes a tipos específicos de futuras condições meteorológicas extremas a nível regional. Sem esta informação, os governos poderiam desperdiçar grandes quantias de dinheiro em más adaptações. Na verdade, os cientistas do Sul global já queixar-se que eles não têm informações acionáveis ​​de modelos contemporâneos para tomar decisões informadas.

Outros dizem que são necessários modelos diferentes para que, quando todos concordarem, possamos ter confiança nas suas previsões. No entanto, a atual geração de modelos climáticos não é nada diversa. Todos eles assumem que processos climáticos de sub-rede criticamente importantes, como convecção profunda, fluxo sobre a orografia e mistura oceânica por redemoinhos de mesoescala, podem ser parametrizados por fórmulas simples. Esta suposição é falsa e é a origem de erros sistemáticos comuns nos modelos contemporâneos. É melhor representar a incerteza do modelo com mais metodologias cientificamente sólidas.

Uma mudança, no entanto, pode estar no horizonte. No ano passado, realizou-se em Berlim uma cimeira sobre modelos climáticos para dar início ao projecto internacional Mecanismos de visualização da Terra (VÉSPERA). O seu objetivo não é apenas criar modelos de alta resolução, mas também promover a colaboração entre cientistas do norte e do sul globais para trabalharem em conjunto para obter informações climáticas precisas, fiáveis ​​e acionáveis.

Tal como o EMBL, está previsto que o EVE compreenderá uma série de nós altamente interligados, cada um com capacidade de computação em exaescala dedicada, servindo toda a sociedade global. O financiamento para cada nó – cerca de 300 milhões de dólares por ano – é pequeno comparado com os biliões de dólares de perdas e danos que as alterações climáticas irão causar.

Esperançosamente, dentro de mais 13 anos, o EVE ou algo semelhante estará a produzir as previsões climáticas fiáveis ​​de que as sociedades em todo o mundo necessitam agora desesperadamente. Caso contrário, temo que seja tarde demais.

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