Creare modelli affidabili dell’influenza delle nuvole sul riscaldamento globale

Un nuovo studio capitanato da Gerald Meehl e pubblicato su Science Advances, indica che dovremmo migliorare le simulazioni relative all'influenza delle nuvole sui modelli del riscaldamento globale.

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Mentre alcuni scienziati stanno cercando di determinare per quale motivo alcuni degli ultimi modelli climatici suggeriscono per il futuro un’alta probabilità di un caldo molto più forte di quello previsto in precedenza, un nuovo studio indica che la causa potrebbe essere probabilmente correlata alle simulazioni della formazione e dell’evoluzione delle nuvole.
Le nuova ricerca, pubblicata su Science Advances, offre un’ampia visuale formata da ben 39 modelli aggiornati, che fanno parte di un’importante iniziativa internazionale sul clima, ossia la sesta fase del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6). I modelli creati saranno attentamente analizzati durante la sesta relazione di valutazione dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
Una parte dei modelli aggiornati, rispetto a quelli precedenti, hanno mostrato una maggiore sensibilità all’anidride carbonica: in altre parole, hanno evidenziato un maggior riscaldamento dato da una precisa concentrazione di gas serra, nonostante in alcuni modelli venisse evidenziata una sensibilità inferiore.
Il risultato finale dello studio offre un ampia gamma di risposte grazie ai modelli prodotti, molto più avanzate di quelle precedenti risalenti ai primi anni ’90. Se i modelli più pessimistici sono corretti, e se la Terra sta effettivamente diventando più sensibile al biossido di carbonio (più di quanto gli scienziati avessero ipotizzato), allora sì che il futuro che ci aspetta potrebbe essere molto più caldo di tutte le previsioni fatte in precedenza.
Esiste anche la possibilità che gli aggiornamenti effettuati ai modelli in confronto all’ultimo progetto dell’intercomparison, stiano causando e esponendo a degli errori nei risultati dello studio stesso.
Gli autori nel nuovo documento hanno cercato di confrontare, in maniera sistematica, i modelli CMIP6 con quelli delle generazioni precedenti, così da poter catalogare le ragioni probabili dell’aumento di una vasta gamma riguardante l’innalzamento della sensibilità.
Gerald Meehl, ricercatore senior presso il National Center for Atmospher Research (NCAR) e autore principale del nuovo studio, ha spiegato che: “Moltissimi gruppi di ricerca hanno già analizzato e pubblicato i possibili motivi che potrebbero ricondurre alla spiegazione del perché sia avvenuto, dopo aver effettuato l’aggiornamento, il cambiamento della sensibilità climatica. Il nostro lavoro si pone l’obiettivo di riuscire a cercare eventuali temi che stavano emergendo, in particolar modo, nei modelli con una sensibilità più alta. L’analisi ha fatto emergere più volte che in generale il feedback delle nuvole, e nello specifico l’interazione tra le nuvole e le minuscole particelle di aerosol, sembrano possano contribuire ad una maggiore sensibilità”.
La ricerca effettuata è stata finanziata in parte dalla National Science Foundation, un’agenzia governativa degli Stati Uniti che sostiene la ricerca e la formazione di base in tutti i campi non medici della scienza e dell’ingegneria e sponsor della NCAR. Gli altri sostenitori sono il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, la Helmholtz Society e il Deutsches Klima Rechen Zentrum, centro di calcolo climatico tedesco.
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Valutazione della sensibilità del modello

I ricercatori hanno valutato con metodi tradizionali la sensibilità del modello climatico, utilizzando due diverse tipologie di analisi: la prima, utilizzata dalla fine degli anni ’70, che si chiama sensibilità climatica all’equilibrio, e serve a misurare la variazione della temperatura globale terrestre al raddoppio della concentrazione del biossido di carbonio nell’atmosfera dai livelli preindustriali; un modello autorizzato a funzionare fin quando il clima non si stabilizzerà.
La gamma dei valori della ECS, nel corso degli ultimi decenni, è rimasta notevolmente consistente, arrivando ad avere ad aumenti di temperature compresi tra 1,5 e i 4,5 gradi Celsius, anche in modelli significativamente molto più complessi. I modelli inclusi nella precedente fase di CMIP considerati nell’ultimo decennio, noto con il nome CMIP5v , ad esempio, presentavano dei valori compresi tra i 2,1 e 4,7°C. Tuttavia, i modelli CMIP6 presentavano un intervallo compreso tra gli 1,8 e i 5,6°C, valori che ampliano la diffusione da CMIP5 sia nell’estremità bassa che in quella alta.

Il modello creato dalla NCAR è uno dei modelli a sensibilità più elevata, e riporta un valore di ECS di 5.2°C. Nell’ultimo anno gli sviluppatori di questi modelli sono stati impegnati nel selezionarli, per riuscire a capire perché l’ECS sia così notevolmente cambiato. Per alcuni ricercatori le risposte sembrano arrivare dallo studio delle nuvole e dell’aerosol.

I processi relativi alle nuvole si svolgono su delle scale molto piccole: ciò li ha resi molto difficili da simulare in maniera precisa nei modelli fatti in passato su scala mondiale. Tuttavia, nel CMIP6 molti gruppi di rappresentazione hanno aggiunto delle simulazioni molto più complesse di questi processi. Grazie alle nuove funzionalità cloud, in alcuni modelli si sono potute produrre delle migliori simulazioni. Ad esempio, le nuvole create nella CESM2 sembrano molto più realistiche rispetto alle osservazioni.
Bisogna anche tener conto che le nuvole hanno una relazione complessa con il riscaldamento globale: alcuni tipi di nuvole messe in determinate posizioni riescono a riflettere più luce solare, raffreddando cosi la superficie; altre possono avere esattamente l’effetto opposto, intrappolando il calore.
Gli aerosol, che possono essere emessi naturalmente dai vulcani e da altre fonti come dall’attività umana, riescono a riflettere la luce solare e hanno quindi un effetto rinfrescante. Ma queste particelle possono anche a interagire con le nuvole, riuscendo cosi a condizionare la loro formazione e la loro luminosità, e di conseguenza la loro capacità di riscaldare o raffreddare la superficie.
I ricercatori grazie ai vari gruppi di modellistica sono riusciti a determinare che l’aggiunta di questa nuova complessità, all’ultima versione dei loro modelli, sta avendo un impatto molto significativo sull’ECS.
Gerald Meehl ha dichiarato che non è rimasto molto sorpreso dalla scoperta, aggiungendo che: “Quando nei modelli vengono inseriti maggiori dettagli, si creano maggiori gradi di libertà e una molteplicità più ampia di diversi risultati. Ad oggi i modelli del sistema terrestre sono piuttosto complessi, e sono formati da componenti che sono capaci di interagire tra loro in modi a volte imprevisti. Quando si eseguono questi modelli, si riescono a ottenere dei comportamenti che non si riuscirebbero a vedere in modelli più semplificati”.

Una quantità non misurabile

L’Ecs sta cercando di riportare agli scienziati delle informazioni su come la Terra riuscirà a rispondere all’aumento di carbonio atmosferico. Tuttavia, il risultato non può essere verificato nel mondo reale.
Meehl spiega che: “L’ECS è una grandezza non misurabile, che appartiene ad una metrica rudimentale, creata quando i modelli erano molto più semplificati. Ovviamente è ancora molto utile, ma non è l’unico metodo in grado di capire quale sarà l’aumento dei gas serra che riuscirà ad influire sul clima terrestre”.
La ragione per cui gli scienziati continuano ad utilizzare l’ECS è perché consente loro di confrontare i modelli attuali con i primi modelli climatici. I ricercatori hanno escogitato altri parametri per riuscire ad esaminare la sensibilità climatica, tra cui troviamo la risposta climatica transitoria di un modello, la TCR.
I modellatori, per misurarlo, hanno effettuato degli aumenti di anidride carbonica dall’ 1% fino ad arrivare al raddoppio delle quantità nell’arco temporale di un anno. Nonostante questa misurazione sia molto ipotetica, può comunque riuscire a fornire una visione molto realistica della risposta della temperatura, perlomeno in una prospettiva a breve termine dei prossimi decenni.
Meehl insieme ai suoi colleghi, nel nuovo documento, hanno anche confrontato il modo in cui la TCR è cambiata nel tempo, partendo dal suo primo utilizzo avvenuto negli anni ’90. I modelli CMIP5 presentavano una quantità di TCR che variava da 1,1 a 2,5°C, mentre la quantità presente nei modelli CMIP6 è aumentata solo leggermente, arrivando a valori che variavano da 1,3 a 3,0°C. Quindi nel complesso le variazioni del riscaldamento medio del TCR risultava quasi impercettibile, arrivando a dei valori compresi tra 1,8 e 2,0°C.
Il cambiamento delle quantità di TCR è più modesto rispetto alla ECS, il che potrebbe stare a significare che i modelli CMIP6 potrebbero non funzionare in modo diverso rispetto ai modelli CMIP5, nel momento in cui verrà simulata la temperatura dei prossimi decenni.
Gerald Meehl spiega che “Anche con la quantità più ampia di ECS, il valore medio non aumenta poi di molto, visto che si passa da 3,2 a 3,7°C. I valori riscontrati risultano maggiori nella fascia alta, mentre nella parte inferiore risultano più bassi, creando così una variabilità molto poco significativa nei valori medi”.
Lo scienziato ha anche osservato che la maggiore quantità di ECS potrebbe avere un effetto positivo sulla scienza, arrivando a stimolare ulteriori ricerche sui processi cloud e sulle interazioni tra nuvole e aerosol, compresi gli studi effettuati sul campo per raccogliere migliori osservazioni su come queste interazioni si svolgono nel mondo reale.
Meehl conclude dicendo che: “Le interazioni tra le nuvole e l’aerosol sono al limite della nostra comprensione, soprattutto su come possano funzionare in un sistema climatico, ponendo una sfida che consiste nel riuscire a modellare ciò che ancora non riusciamo a comprendere. Questi modellatori ci stanno spingendo verso i confini della comprensione umana, e sono molto fiducioso che queste incertezze riusciranno a motivare una nuova scienza”.
Fonte: https://scitechdaily.com/clouds-the-likely-cause-of-increased-global-warming-in-latest-generation-of-climate-models/

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