Sappiamo che CO ₂ sta riscaldando il pianeta. Ma se vogliamo comprenderne le conseguenze e scongiurare i rischi, modelli meteorologici e climatici più accurati sono fondamentali, dice Nicolas Gruber.

I modelli sono fondamentali per le scienze meteorologiche e climatiche. Senza i modelli attuali, previsioni meteorologiche affidabili oltre domani sarebbero quasi impossibili, e avremmo solo una vaga idea di ciò che il riscaldamento globale ha in serbo per noi.

Nel progetto di ricerca EXCLAIM, recentemente avviato1, vogliamo costruire su questo risultato e sviluppare la prossima generazione di modelli meteorologici e climatici. I nuovi modelli forniranno una risoluzione molto più elevata dei processi chiave nell'atmosfera e negli oceani. Lavorando all'interno del Center for Climate Systems Modeling (C2SM), il team di ricerca creerà il modello e l'infrastruttura dati che ci permetterà di simulare tempeste, temporali, e nuvole su scala globale. Ciò porterà a previsioni meteorologiche più affidabili e proiezioni climatiche più precise.

Scommettiamo sul cavallo giusto?

Certo, anche questo solleva interrogativi. Non sappiamo già abbastanza sui cambiamenti climatici? Che senso ha migliorare un po' le previsioni del tempo? Vale la pena l'enorme sforzo?

Infatti, sappiamo già con grande certezza che gli esseri umani sono responsabili della maggior parte del riscaldamento che osserviamo. Comprendiamo la relazione tra CO ₂ emissioni e temperatura in modo relativamente accurato, e abbiamo riconosciuto che dobbiamo ridurre la CO ₂ emissioni a zero entro i prossimi decenni per raggiungere gli obiettivi climatici di Parigi. La nostra comprensione di questi problemi è già sufficiente per trarre chiare raccomandazioni politiche.

Però, ci sono molti altri aspetti del cambiamento climatico che non conosciamo bene. Per esempio, abbiamo una scarsa comprensione di come si svilupperanno i sistemi meteorologici e tempestosi in futuro, se i cicloni tropicali diventeranno più frequenti, e come cambieranno le nuvole e le precipitazioni. Queste limitazioni hanno molto a che fare con il fatto che i modelli climatici odierni, per dirla senza mezzi termini, sono semplicemente troppo sfocati sotto molti aspetti; semplicemente non risolvono adeguatamente questi fenomeni e processi.

Fare luce sui processi fondamentali

I modelli climatici posizionano una griglia sulla Terra o sull'oceano e calcolano lo stato dell'atmosfera per ogni cellula; questo ci aiuta a capire e prevedere meglio il tempo e il clima. Più piccola è la cella della griglia, maggiore è la risoluzione. Gli attuali modelli climatici globali hanno tipicamente celle a griglia con una larghezza di circa 100 km.2

Di conseguenza, questi modelli non risolvono i processi chiave nell'atmosfera o nell'oceano, in particolare i processi che avvengono su una scala di pochi chilometri come nuvole e temporali. Questo ci costringe a stimare indirettamente l'influenza di questi processi, utilizzando parametrizzazioni. Questo porta a incertezza nelle previsioni, poiché le nuvole e le tempeste determinano non solo il nostro tempo quotidiano, ma sono anche cruciali per il clima.

Se vogliamo quantificare più esattamente quante precipitazioni cadranno un giorno, e come le nuvole influenzeranno il cambiamento climatico, poi bisogna simulare la dinamica di questi processi secondo le leggi della fisica, piuttosto che parametrizzarli. Ci aspettiamo di poter sfondare questo muro di parametrizzazione con i modelli ad alta risoluzione che svilupperemo nel progetto EXCLAIM.

Migliora la visuale

A causa della loro maggiore risoluzione, tali modelli miglioreranno la nostra visione del futuro. Questo ci aiuterà in due modi:primo, saremo in grado di determinare con maggiore precisione le medie meteorologiche per il futuro. Ciò migliorerà le nostre proiezioni climatiche. E secondo, otterremo informazioni più affidabili sulla variazione futura intorno a quella media, cioè., miglioreremo il tempo del futuro. Come ci hanno ricordato le tempeste e le inondazioni di metà luglio, è il tempo che cambia, e in particolare i suoi estremi, che ci sfiderà di più mentre il clima continua a riscaldarsi.

In questo modo, previsioni meteorologiche più affidabili e simulazioni climatiche più accurate contribuiranno a ridurre i rischi per la società e le sue infrastrutture. Più comprendiamo gli impatti climatici, meglio possiamo adattarci a loro. Non c'è dubbio che accanto alla riduzione delle emissioni, dovremo adattarci a un clima che cambia. Anche se raggiungiamo l'obiettivo di 2 gradi, paesi come la Svizzera continueranno a riscaldarsi in modo significativo:entro la fine del secolo, è probabile che qui ci sia più di 3 gradi Celsius in più rispetto ai tempi preindustriali.

Enorme beneficio per la società

Il nostro progetto non funziona nel vuoto:stiamo sviluppando i nostri modelli, e in particolare le loro applicazioni concrete, in stretta collaborazione con i nostri partner di progetto. Un esempio sono gli scenari climatici svizzeri che ETH Zurigo e MeteoSwiss creano regolarmente sotto l'egida di C2SM.3 EXCLAIM svilupperà una configurazione del modello ad alta risoluzione per la regione alpina per simulare eventi estremi come forti precipitazioni, siccità e ondate di calore con maggiore certezza in futuro. Ciò significa che questi scenari possono garantire che le risorse per le misure di adattamento siano impiegate in modo ottimale.

Certo, anche i nostri nuovi modelli raggiungeranno i loro limiti. Ma risolvendo meglio molti processi fondamentali, possiamo validare meglio questi modelli con le osservazioni e di conseguenza affinarli in un processo continuo. Ciò andrà a vantaggio non solo della ricerca, ma anche società. Ecco perché sono convinto che il nostro sforzo valga la pena.