I surfisti non sono le uniche persone che cercano di prendere grandi onde. Gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia stanno cercando di farlo, pure, almeno nelle previsioni del clima ondulatorio.

Utilizzando decenni di dati climatici globali generati con una risoluzione spaziale di circa 25 chilometri quadrati, i ricercatori sono stati in grado di catturare la formazione di cicloni tropicali, detti anche uragani e tifoni, e le onde estreme che generano. Quegli stessi modelli, quando eseguito a risoluzioni di circa 100 chilometri, imperdibili i cicloni tropicali e le grandi onde alte fino a 30 metri.

Le loro scoperte, pubblicato nel numero del 16 febbraio di Lettere di ricerca geofisica , dimostrare l'importanza di eseguire modelli climatici a una risoluzione più elevata. Previsioni migliori sulla frequenza con cui colpiranno le onde estreme sono importanti per le città costiere, il militare, e industrie che si affidano a piattaforme petrolifere navali e offshore. E, Certo, per i surfisti.

"È risaputo che per studiare i cicloni tropicali utilizzando simulazioni, i modelli devono essere eseguiti ad alta risoluzione, ", ha affermato l'autore principale dello studio e borsista post-dottorato Ben Timmermans. "La maggior parte dei modelli esistenti utilizzati per studiare il clima globale vengono eseguiti con risoluzioni insufficienti per prevedere i cicloni tropicali. Le simulazioni nel nostro studio sono i primi set di dati globali di lunga durata a utilizzare una risoluzione di 25 chilometri. È anche la prima volta che uno studio ha esaminato in modo specifico l'impatto dell'aumento della risoluzione per le onde oceaniche su scala climatologica globale".

Gli altri autori di questo studio sono Dáith Stone, Michael Wehner, e Harinarayan Krishnan. Tutti gli autori sono scienziati della divisione di ricerca computazionale (CRD) del Berkeley Lab.

Ingrandire per rilevare gli uragani

I modelli climatici funzionano simulando lo scambio di aria, acqua, ed energia tra le "scatole" di rete. Nei modelli climatici all'avanguardia di oggi, queste scatole sono generalmente larghe da 100 a 200 chilometri. Quel livello di dettaglio è abbastanza buono da catturare la formazione e il movimento delle tempeste di media latitudine, i ricercatori hanno detto, perché tali sistemi tendono ad essere piuttosto grandi.

In contrasto, i cicloni tropicali tendono a coprire un'area più piccola. Mentre l'impronta complessiva di un uragano può essere ampia, l'occhio di un uragano può essere molto compatto e ben definito, hanno notato i ricercatori.

"Il problema con quella risoluzione di 100 chilometri è che mancano i dettagli chiave degli uragani e dei cicloni tropicali, che sono chiaramente rilevanti per la generazione di onde estreme, " ha detto Stone. "Ma passare a un set di dati con una risoluzione di 25 chilometri è computazionalmente impegnativo. Richiede 64 volte più risorse computazionali di una simulazione di 100 chilometri".

Lo studio si è basato sulla potenza di elaborazione dei dati del National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), una struttura per utenti di calcolo scientifico finanziata dal DOE Office of Science e con sede presso il Berkeley Lab.

I ricercatori hanno eseguito il modello climatico Community Atmosphere Model versione 5 (CAM5) con dati raccolti in incrementi di tre ore a una bassa risoluzione di 100 chilometri e ad un'alta risoluzione di 25 chilometri. Hanno scoperto che le simulazioni ad alta risoluzione includevano cicloni tropicali mentre quelle a bassa risoluzione non lo facevano.

Analizzare i dati per catturare grandi onde

Per vedere se i cicloni hanno avuto un effetto sulle onde, hanno quindi eseguito modelli di onde globali a entrambe le risoluzioni. Hanno visto onde estreme nel modello ad alta risoluzione che non apparivano in quelli a bassa risoluzione.

"Gli uragani sono cose difficili da modellare, " ha detto Stone. "Abbiamo dimostrato l'importanza di utilizzare un set di dati ad alta risoluzione per la produzione di uragani. Ma le caratteristiche degli uragani potrebbero cambiare con il clima. Le persone stanno facendo proiezioni di cambiamenti nelle onde oceaniche in un futuro, mondo più caldo. Non è chiaro se la risoluzione di 25 chilometri sia sufficiente per catturare tutti i processi coinvolti nello sviluppo di un uragano. Ma sappiamo che è meglio di 100 chilometri".

Mentre sono in arrivo ulteriori simulazioni ad alta risoluzione del futuro, i ricercatori sono stati in grado di dare una prima occhiata alle possibili condizioni alla fine del 21° secolo. Wehner ha notato che si prevede che le onde più grandi delle Hawaii saranno sostanzialmente più grandi in un mondo futuro molto più caldo.

I ricercatori hanno aggiunto che questo studio ha esaminato solo le medie delle onde generate dal vento. Le onde "rogue" o "strane" una tantum non possono essere riprodotte in questo tipo di modelli, e le onde grandi come gli tsunami sono molto diverse poiché sono causate dall'attività sismologica, non il vento.

I dati di questo studio saranno resi disponibili gratuitamente per l'uso da parte della più ampia comunità scientifica.

"Così come i modelli meteorologici fanno parte del clima, anche i modelli delle onde oceaniche fanno parte del clima "ondeggiante", " ha detto Timmermans. "Le onde oceaniche sono rilevanti per l'interazione tra l'oceano e l'atmosfera, che influenza il clima del pianeta nel suo complesso".