Nuovi modelli mostrano che le ondate di calore in tutta Europa sono aumentate sia in frequenza che in estensione spaziale nel secolo scorso.

L'utilizzo di un set di dati di osservazione di 100 anni e delle più recenti tecniche per modellare gli estremi climatici ha rivelato le dinamiche in evoluzione delle ondate di calore in tutta Europa sotto l'influenza dei cambiamenti climatici.

Le ondate di calore possono avere effetti catastrofici sugli esseri umani, insediamenti e l'ambiente. Possono causare malattie o morte, in particolare per le persone fragili o anziane, e innescare incendi che distruggono proprietà e vasti tratti di natura selvaggia.

Comprendere il comportamento di tali eventi di temperatura estrema nello spazio e nel tempo è importante per pianificare e gestire il rischio presente e futuro. Però, la maggior parte dei modelli per prevedere le future ondate di calore si basa sui risultati delle simulazioni dei modelli climatici, osservazioni non dirette, e utilizza modelli inflessibili che potrebbero non catturare con precisione la relazione di dipendenza tra posizioni spazialmente associate in condizioni estreme.

Raphaël Huser e Peng Zhong dell'Extreme Statistics Research Group di KAUST, in collaborazione con Thomas Opitz dell'Istituto nazionale di ricerca per l'agricoltura francese, Cibo e Ambiente, hanno ora sviluppato un approccio di modellazione che utilizza i record osservativi per scoprire in modo più accurato le dinamiche degli eventi di calore estremo.

"Il nostro gruppo è interessato a costruire modelli matematicamente validi per valutare il rischio associato al cambiamento climatico, " dice Zhong. "In questo studio, abbiamo esaminato specificamente l'impatto dei cambiamenti climatici sulle ondate di calore in Europa e sviluppato un modello per valutare l'estensione spaziale delle ondate di calore modellando e stimando in modo flessibile la loro forza di dipendenza variabile nel tempo".

Il problema con i modelli statistici esistenti è che sono bravi a catturare condizioni comuni o prevalenti, ma non hanno la flessibilità statistica per catturare con precisione eventi estremi rari come ondate di calore o precipitazioni estreme. Il gruppo KAUST ha sviluppato una gamma di tecniche statistiche che affrontano direttamente questo problema di valori estremi.

"Il nostro modello 'max-infinitamente divisibile' è abbastanza flessibile da descrivere la struttura di dipendenza tra valori di temperatura elevata, " dice Zhong. "Lo usiamo per ricavare l'intervallo di dipendenza estremale effettivo, che è quando la distanza alla quale la probabilità che eventi estremi accadano insieme in due luoghi diventa trascurabile."

L'esecuzione del modello per set di dati spaziali di grandi dimensioni ha inoltre richiesto al team di implementare il proprio codice sulla piattaforma di supercalcolo IBEX di KAUST. Utilizzando un enorme set di dati sulla temperatura di 100 anni che comprende un'ampia fascia dell'Europa centrale, il modello ha rivelato nuove intuizioni su come le ondate di calore sono cambiate nel secolo scorso.

"I nostri risultati forniscono prove statistiche che l'estensione spaziale delle ondate di calore in Europa si sta espandendo e anche la frequenza delle ondate di calore è aumentata negli ultimi cento anni, " dice Zhong. "Stiamo ora cercando di applicare la nostra metodologia per valutare il rischio di inondazioni nei principali bacini fluviali in tutto il mondo".