Un nuovo algoritmo per migliorare le previsioni climatiche

Il prossimo rapporto dell’IPCC è previsto per il 2029. Tuttavia, i gruppi di lavoro hanno già iniziato a preparare nuovi modelli del sistema Terra che utilizzeranno nelle loro ricerche. Il nuovo algoritmo del professor Samar Khatiwala potrebbe cambiare la situazione.

La data è stata fissata. IL Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici Pubblicherà il suo settimo rapporto in cinque anni, nel 2029. La scadenza potrebbe sembrare lontana. Tuttavia, i ricercatori di diversi gruppi di lavoro stanno già preparando i propri modelli del sistema terrestre (ESM). Questi modelli sono i principali strumenti utilizzati per studiare i cambiamenti climatici e prevederne l’evoluzione. Richiede una lunga fase di preparazione prima di poter essere utilizzato.

Infatti, per studiare gli effetti delle attività umane sul clima, l’ESM deve integrare molti processi fisici, chimici e persino geologici complessi. Questa fase di preparazione permette di raggiungere uno stato di equilibrio corrispondente alle condizioni preindustriali. Il modello rappresenta quindi il nostro pianeta in quest'epoca. In uno studio pubblicato il 1 maggio 2024 in Progresso della scienzaricercatori di Università di OxfordGuidato da Samar Khatiwala, professore del Dipartimento di Scienze della Terra, un nuovo algoritmo riduce i tempi di preparazione.

Fase preparatoria di base

La fase di configurazione è essenziale affinché i modelli funzionino correttamente. ” In assenza di questo periodo iniziale di stabilizzazione, chiamato fase di “turn-over”, il modello potrebbe andare alla deriva, simulando cambiamenti che potrebbero essere erroneamente attribuiti a fattori causati dall’uomo.Specifica Rilascio dello studio. Attualmente la durata varia da diversi mesi a due anni per alcune simulazioni IPCC. ” Anche su alcuni dei supercomputer più potenti del mondo, una singola simulazione richiede in genere almeno diversi mesi di tempo di elaborazione”, spiega Samar Khatiwal. I modelli che includono componenti come i sedimenti marini richiedono ancora molto più tempo.. “questo periodo” Impedisce ai ricercatori climatici di eseguire il loro modello a una risoluzione più elevata e di determinare l’incertezza eseguendo simulazioni ripetute.I ricercatori aggiungono nello studio.

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L'algoritmo del professor Samar Khatiwala utilizza un approccio matematico chiamato accelerazione di Anderson. Sono stati creati dal matematico D. J. Anderson negli anni '60 per accelerare la soluzione dell'equazione di Schrödinger. Questo metodo è ampiamente utilizzato oggi per calcolare la struttura degli atomi. Per i Mes, questo metodo riduce i tempi di preparazione”. Da diversi mesi a meno di una settimana“, precisa il comunicato.” Quando testato su modelli utilizzati nelle simulazioni condotte dal Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici, l’algoritmo è stato in media dieci volte più veloce nella creazione del modello rispetto ai metodi attualmente utilizzati.Aggiungono i ricercatori.

L’algoritmo è in media dieci volte più veloce

Con questo nuovo algoritmo i ricercatori avranno la possibilità di utilizzare lo stesso modello più volte durante lo stesso studio. Ciò consentirà loro, ad esempio, di confrontare i risultati di due simulazioni utilizzando parametri leggermente diversi. ” Ridurre la distorsione dei modelli a un costo molto più basso in termini di tempo ed energia è chiaramente cruciale per simulare il cambiamento climatico, ma forse il valore più grande di questa ricerca in definitiva è per i politici che hanno bisogno di sapere quanto siano affidabili le proiezioni climatiche.“, spiega Samar Khatiwala.

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In questo studio, l’accelerazione di Anderson è stata applicata a due modelli biogeochimici oceanici, tipici di quelli inclusi nell’ESM. Infatti, nell'A Studio risalente al 2023Il professor Khatiwala ha spiegato che questo metodo “ Può accelerare la convergenza verso l’equilibrio per un’ampia gamma di modelli geochimici oceanici da 10 a 25 volte.. Inoltre, ” Sebbene lo studio attuale si concentri sull’oceano, i risultati preliminari suggeriscono che questo approccio può essere applicato anche a modelli terrestri complessi.Aggiunge il professore. Secondo lo studio, questo metodo è abbastanza Scatola nera“. Ciò significa che può essere applicato a diversi modelli senza tener conto delle loro diverse funzioni interne. Quindi questo” Ciò lo rende facilmente applicabile a molti modelli utilizzati nelle valutazioni climatiche.selezionare i ricercatori.

Una scoperta preziosa per il prossimo rapporto dell’IPCC

Per produrre il settimo rapporto del Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici, diversi gruppi di ricerca hanno iniziato a preparare i loro modelli. Secondo il comunicato stampa dello studio, il professor Khatiwala sta già lavorando con diversi centri di modellizzazione per testare il suo algoritmo. ” Sviluppare un nuovo algoritmo è la parte facile. Convincere gli altri a usarlo è spesso la sfida più grande. È quindi promettente che il Met Office del Regno Unito e altri centri di modellizzazione climatica stiano sperimentando questo metodo.Ed è emozionato Conversazione.

Questo nuovo metodo è accolto calorosamente da questi centri. afferma il professor Colin Jones, responsabile della modellazione del sistema terrestre finanziato dal NERC/Met Office. ” La rotazione è sempre stata molto costosa in termini di costi e tempi computazionali. I nuovi metodi sviluppati dal professor Khatiwala promettono di rompere questa impasse e di fornire un salto di qualità nell’efficienza della visualizzazione di questi modelli complessi, aumentando così in modo significativo la nostra capacità di fornire stime affidabili e tempestive del cambiamento climatico globale.Lui spiega.

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Per la professoressa Helen Hewitt (OBE), copresidente del comitato Progetto di intercomparazione del modello accoppiato (CMIP)I risultati di questo studio sono importanti. Il CMIP mira a raccogliere i dati più recenti sui modelli climatici globali. Questi poi servono come base per i rapporti dell’IPCC. ” I politici si affidano alle previsioni climatiche per guidare i negoziati mentre il mondo cerca di rispettare l’accordo di Parigi. Questo lavoro è un passo avanti verso la riduzione del tempo necessario per produrre queste importanti previsioni climatiche.dà il benvenuto alla professoressa Helen Hewitt.