Γιατί χρειαζόμαστε νέα κλιματικά μοντέλα

Τα κλιματικά μοντέλα είναι μια ιστορία επιτυχίας, δεδομένου ότι πολλά από αυτά που πρόβλεψαν έχουν πραγματοποιηθεί. Ωστόσο ο καθηγητής Κλιματικής Φυσικής στο ETH Ζυρίχης,Reto Knutti επισημαίνει πως χρειαζόμαστε νέα μοντέλα.

Το 1950, οι μετεωρολόγοι Jule Charney και Ragnar Fjørtoft ενώθηκαν με τον μαθηματικό John von Neumann και άλλους ερευνητές για να δημιουργήσουν την πρώτη προσομοίωση του καιρού από υπολογιστή. Τότε, χρειάστηκαν 24 ώρες υπολογισμών για να προβλεφθεί ο καιρός για 1 μέρα.

Οι σημερινές προγνώσεις καιρού παράγουν επιδέξια προβλέψεις μέχρι μία εβδομάδα εκ των προτέρων και έχουν σχεδιαστεί για να συμπεριλάβουν ακραίες εκδηλώσεις. Διατίθενται σε κάθε κινητό τηλέφωνο και όλοι γνωρίζουν πώς να τα ερμηνεύσουν.

Εκπληκτική πρόοδος των κλιματικών μοντέλων

Τα μοντέλα του κλίματος συνδέονται στενά με τα καιρικά μοντέλα και έχουν σημειώσει εκπληκτική πρόοδο.

Σήμερα προσομοιώνουν τα ρεύματα αέρα και ωκεανών, τον θαλάσσιο πάγο, τη βιόσφαιρα, τον κύκλο άνθρακα και πολλά άλλα. Λαμβάνουν υπόψη χιλιάδες επιδράσεις ανάδρασης και κλιματικές διαδικασίες και αυτά τα μοντέλα αποτελούν ιστορία επιτυχίας με πολλούς τρόπους.

Πολλές προβλέψεις κλιματικών μοντέλων έχουν πραγματοποιηθεί. Με βάση ακριβώς αυτές τις προβλέψεις οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής αποφάσισαν να περιορίσουμε την ανθρωπογενή υπερθέρμανση του πλανήτη χαμηλότερα από 2 βαθμούς Κελσίου.

Γιατί όμως οι ειδικοί επιμένουν πως χρειάζονται νέα μοντέλα;

Πριν από δεκαετίες, ο στατιστικός George Box δήλωσε: «Όλα τα μοντέλα είναι λάθος, αλλά μερικά είναι χρήσιμα». Και πράγματι, κάθε μοντέλο απλοποιεί την πραγματικότητα σε κάποιο βαθμό.

Για ορισμένες ερωτήσεις, αυτή η απλούστευση είναι δικαιολογημένη, ενώ για άλλες, οι αβεβαιότητες είναι ακόμα μεγάλες. Ένα συγκεκριμένο σημείο είναι ότι κάθε μοντέλο έχει μια συγκεκριμένη χωρική ανάλυση ή κλίμακα, κάτω από την οποία δεν είναι δυνατές οι προβλέψεις.

Σήμερα τα κλιματικά μοντέλα έχουν συνήθως κλίμακα από 10 έως 50 χιλιόμετρα. Ακόμα και αυτό καθιστά σαφές ότι πρέπει να μειώσουμε τις εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα.

Ωστόσο, για να μάθετε πόσο συχνά θα συμβαίνουν ζεστά και ξηρά καλοκαίρια, όπως το 2018, ή αν το ελβετικό ορεινό χωριό Sedrun θα έχει αρκετό χιόνι το 2040, χρειαζόμαστε μια κλίμακα μόλις λίγων χιλιομέτρων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα βουνά, οι κοιλάδες και τα ιδιαίτερα φαινόμενα – όπως η άνοδος των μαζών του αέρα που μετατρέπονται σε σύννεφα – παίζουν κρίσιμους ρόλους.

Η επίτευξη αυτών των μικρότερων προβλέψεων απαιτεί τεράστια υπολογιστική ισχύ, η οποία μοιάζει με όλο και συχνότερα μόνο σε υπολογιστές με μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPUs).

Επομένως, πρέπει να επαναπρογραμματιστούν οι “εσωτερικές λειτουργίες” του μοντέλου, δηλαδή οι τρόποι με τους οποίους οι μεμονωμένοι πυρήνες μοιράζονται και επεξεργάζονται δεδομένα.

Τέτοιοι ισχυροί υπερυπολογιστές καθιστούν δυνατή τη χαρτογράφηση μικρών φαινομένων, όπως οι κεραυνοί, ή τα μοντέλα πόλεων με νέους και βελτιωμένους τρόπους. Παρόλα αυτά, παράγουν επίσης περισσότερα δεδομένα από αυτά που ενδεχομένως αποθηκεύονται.

Ένα μοντέλο υψηλής ανάλυσης απαιτεί την εμπειρία των φυσικών, των χημικών, των βιολόγων και άλλων εμπειρογνωμόνων για να περιγράψουν καλύτερα αυτά τα φαινόμενα μικρής κλίμακας. Οι επιστήμονες υπολογιστών, επίσης χρειάζονται για να αξιοποιήσουν αποτελεσματικά τις νέες τεχνολογίες.

Στο τέλος όμως της μέρας, ακόμα και η καλύτερη προσομοίωση είναι άχρηστη αν οι χρήστες της δεν το καταλάβουν ή δεν ξέρουν τι να την χρησιμοποιήσουν.

Οφέλη για την κοινωνία

Για τους ερευνητές, τα κλιματικά μοντέλα είναι εργαλεία με τα οποία μπορούν να δοκιμάσουν τις υποθέσεις τους, να μάθουν να κατανοούν τις διαδικασίες και να ερμηνεύουν τα δεδομένα μέτρησης.

Μπορούν επίσης να κάνουν περισσότερα: τα κλιματικά μοντέλα χρησιμοποιούνται στις προβλέψεις για την ελαχιστοποίηση των κινδύνων και των τρωτών σημείων της κοινωνίας και των υποδομών καθώς και για την εξεύρεση ισχυρών μέσων προσαρμογής.

Ο διάλογος και τα οφέλη για τους χρήστες είναι το κλειδί αυτής της διαδικασίας. Μόλις κατανοήσουμε ποιες πληροφορίες χρειάζονται οι γεωργοί ή οι πολιτικοί μηχανισμοί για τον τόπο και το χρονοδιάγραμμα, τότε μπορούμε να προετοιμάσουμε καλύτερα τα μοντέλα προσαρμογής μας.

Η τεχνολογική ανάπτυξη σε συνδυασμό με τη διεπιστημονική έρευνα μπορούν να αποδώσουν απτά οφέλη στην κοινωνία και να προλάβουν ενδεχομένως τις καταστροφές.

Επιμέλεια: Κατερίνα Καλτσά

Πηγή: ethz.ch