Non esistono climatologi che viaggiano nel tempo: perché utilizziamo modelli climatici
I miglioramenti nei nuovi modelli climatici hanno portato a maggiori incertezze nelle future proiezioni climatiche. I modelli climatici sono imperfetti e peggiorano?
Centro di volo spaziale della NASA Goddard 

I primi modelli climatici sono stati costruiti su leggi fondamentali di fisica e chimica e progettato per studiare il sistema climatico. Ora, l'uso dei modelli climatici è un terreno caldo nella discussione pubblica del nostro cambiamento climatico.

Modelli climatici rappresentare il mondo fisico usando una serie di equazioni basate su queste leggi fisiche note. Questi modelli sono laboratori virtuali; questi sono gli strumenti che ci consentono di eseguire esperimenti che non possiamo condurre nel mondo reale.

Come qualsiasi attrezzatura scientifica, i modelli climatici sono attentamente sviluppati e controllati. Basiamo la nostra fiducia in un modello sulla sua capacità di riprodurre il clima attuale e i cambiamenti osservati e anche i periodi chiave del passato.

Affrontarlo nel modo corretto

I modelli climatici catturano in modo affidabile molti aspetti del nostro sistema climatico. I modelli riproducono molti importanti processi climatici naturali, incluso il stagionale ed alle lezioni cicli di temperatura che sperimentiamo nel mondo reale.


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I modelli climatici rispondono anche accuratamente ai disturbi esterni al sistema climatico stesso. Nel 1992 Scienziati della NASA hanno usato l'eruzione vulcanica del Monte Pinatubo come test per il loro modello. Hanno predetto con precisione il raffreddamento climatico osservato che si è verificato nel mondo reale nei primi anni '1990 in risposta a questi aerosol vulcanici.

Confronto tra la risposta prevista del modello climatico all'eruzione vulcanica del monte Pinatubo e il raffreddamento osservato.
Confronto tra la risposta prevista del modello climatico all'eruzione vulcanica del monte Pinatubo e il raffreddamento osservato.
Modificato da The Mount Pinatubo Eruption: Effects on the Atmosphere and Climate (1996)

I modelli catturano anche il riscaldamento osservato del 20 ° secolo alle temperature globali in risposta all'aumento dei gas serra. In effetti, gli scienziati hanno fatto preciso modello climatico previsioni del riscaldamento su scala globale già nel 1975, ancor prima che il forte riscaldamento diventasse evidente nei registri osservativi.

Previsioni del modello climatico fatte nel 1975, rispetto alle osservazioni. Modificato da Skeptical Science
Previsioni del modello climatico fatte nel 1975, rispetto alle osservazioni.
Modificato da Skeptical Science (www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)

Sperimentare nel mondo virtuale

Questi laboratori virtuali ci aiutano anche a comprendere la natura delle interazioni tra i componenti interconnessi della terra. Possiamo vedere come i cambiamenti nella superficie terrestre dalla deforestazione e dall'agricoltura hanno effetti significativi sul clima.

Possiamo anche esaminare la risposta del sistema climatico a grandi disturbi, o "forzanti". Studi precedenti mostrare attraverso le sue creazioni che possono verificarsi interruzioni su larga scala nelle correnti oceaniche e nelle temperature dell'aria in risposta alla fusione idealizzata della calotta glaciale nel Nord Atlantico.

I modelli ci consentono anche di indagare sui cambiamenti futuri. Modelli progetto un sostanziale riscaldamento delle temperature estreme nel corso del prossimo secolo, che ci aiuta a valutare il potenziale di impatti futuri sui sistemi vulnerabili.

Guardando il quadro generale

Nonostante questi successi nella modellazione, possiamo mai perfettamente descrivere il nostro mondo fisico complesso e caotico con una serie di equazioni. Piccoli cambiamenti possono influenzare il sistema climatico in modi complicati e stiamo ancora sviluppando la nostra comprensione teorica degli aspetti più complessi del sistema climatico.

Ad esempio, la modellazione accurata delle nuvole rimane una sfida. Non lo sappiamo di preciso come si formano le nuvole, il che significa che non sappiamo necessariamente come rappresentare al meglio i processi cloud in un modello climatico. Il necessario approssimazioni facciamo nel modellare la formazione di nuvole può portare a differenze tra i modelli e il mondo reale, come ad esempio troppo pioviggine persistente nei modelli.

La nostra fiducia nei risultati del modello è strettamente legata alle scale spaziali e temporali. Per i modelli su scala globale, si ottengono risultati più solidi che studiano cambiamenti a più lungo termine e su scala più ampia rispetto a determinati luoghi, in determinati momenti.

Per tutti questi studi, non esiste un unico miglior modello climatico ma una raccolta di modelli da usare insieme. Nel frattempo, ne abbiamo una in una sola serie di osservazioni disponibili sul clima del mondo reale, con tutta la sua intrinseca variabilità caotica. Per tenere conto di questo elemento caotico, valutiamo come la media e l'intervallo di un gruppo di modelli si confronta con le osservazioni.

Quando utilizziamo questo approccio e prendiamo in considerazione cambiamenti su larga scala nel corso di decenni o più, i modelli climatici sono strumenti potenti che ci consentono di rispondere a domande su cambiamenti climatici passati, presenti e futuri.

Lo stato dell'arte

Le Quinto rapporto di valutazione dell'IPCC è in scadenza tra breve e comprende le valutazioni del ultima generazione di modelli climatici. Sembra controintuitivo, ma presto sul risultato suggerisce che significativi miglioramenti del modello potrebbero aver portato a incertezze più ampie, piuttosto che minori, nelle future proiezioni climatiche.

Le incertezze rimaste non indicano che i modelli stanno peggiorando o che la nostra comprensione del cambiamento climatico sta diventando meno chiara. In effetti, i modelli climatici sono migliorati nel simulare gran parte del clima osservato.

Queste incertezze future derivano in parte dai modelli più recenti che ora incorporano una gamma più ampia di processi importanti ma complessi. Ad esempio, i modelli possono ora includere piccole particelle di inquinamento industriale e interazioni tra clima, vegetazione e superficie terrestre.

Siamo in grado di simpatia lo sviluppo di modelli climatici per la selezione naturale. I modelli di successo e i loro componenti prosperano, mentre quelli meno efficaci alla fine abbandonano e si estinguono.

Strumenti scientifici, non politici

Nonostante i recenti miglioramenti, i modelli climatici sono diventati un fulmine della contesa. I modelli sono sempre più politicizzato e studi basati su modelli spesso suscitano risposte accese che i modelli climatici sono imperfetti e di cui non ci si può fidare.

Queste aspettative sulla perfezione del modello sono fuori luogo; mentre la certezza del modello non è mai raggiungibile, siamo fiduciosi nel nostro uso dei modelli climatici.

I meteorologi Knutson e Tuleya nota che "se avessimo avuto osservazioni sul futuro, ovviamente ci saremmo fidati più di loro dei modelli, ma sfortunatamente le osservazioni sul futuro non sono disponibili in questo momento".

In assenza di climatologi che viaggiano nel tempo, i modelli sono strumenti senza rivali per comprendere il nostro mutevole sistema climatico. Cioè, i modelli climatici sono strumenti scientifici. Dobbiamo riconoscerli come tali e considerarli con rigoroso scetticismo scientifico, non politico.

Informazioni sugli autoriThe Conversation

Sophie Lewis, borsista post-dottorato, Università di Melbourne e Sarah Perkins-Kirkpatrick, Post Doctoral Research Fellow, UNSW

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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