Comprendere i modelli delle nuvole nel nostro clima in cambiamento è essenziale per fare previsioni accurate sul loro impatto sulla società e sulla natura. Gli scienziati dell'Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) e dell'Istituto Max-Planck di meteorologia hanno pubblicato uno studio sulla rivista Science Advances che utilizza un modello climatico globale ad alta risoluzione per comprendere come l’accumulo di nuvole e tempeste influisce sulle precipitazioni estreme ai tropici. Dimostrano che con l'aumento delle temperature, aumenta la gravità degli eventi di precipitazioni estreme.

Le precipitazioni estreme sono uno dei disastri naturali più dannosi, costano vite umane e causano danni miliardi. La loro frequenza è aumentata negli ultimi anni a causa del riscaldamento climatico.

Per diversi decenni, gli scienziati hanno utilizzato modelli computerizzati del clima terrestre per comprendere meglio i meccanismi alla base di questi eventi e per prevedere le tendenze future.

Nel nuovo Progressi scientifici studio, un team di ricercatori dell’Istituto di Scienza e Tecnologia Austria (ISTA) e dell’Istituto Max-Planck per la Meteorologia (MPI-M) guidato dal postdoc dell’ISTA Jiawei Bao ha utilizzato un nuovo modello climatico all’avanguardia per studia in che modo l'aggregazione di nubi e tempeste influisce sugli eventi di precipitazioni estreme, in particolare ai tropici, in modo più dettagliato di quanto fosse possibile prima.

"Questo nuovo tipo di modello con una risoluzione molto più precisa ha mostrato che, con un clima più caldo, gli eventi di precipitazioni estreme ai tropici aumentano di gravità più di quanto previsto dalla teoria a causa delle nuvole che sono più raggruppate," Bao, che originariamente iniziò questo progetto durante spiega la sua precedente posizione post-doc presso l'MPI-M.

"Possiamo vedere che quando le nuvole sono più raggruppate, piove per un tempo più lungo, quindi la quantità totale di precipitazioni aumenta. Abbiamo anche scoperto che le piogge più estreme sulle aree ad alte precipitazioni si verificano a scapito dell'espansione delle aree aride, un ulteriore passaggio a modelli meteorologici estremi. Ciò è dovuto al modo in cui nuvole e tempeste si raggruppano, cosa che ora potremmo simulare con questo nuovo modello climatico."

Questo nuovo modello, proposto per la prima volta nel 2019, simula il clima con una risoluzione molto più elevata rispetto ai precedenti. I modelli precedenti non potevano tenere conto delle nuvole e delle tempeste in modo così dettagliato, perdendo quindi gran parte delle complesse dinamiche del movimento dell'aria che creano le nuvole e le fanno riunire per formare tempeste più intense.

Mentre il modello simula il mondo intero allo stesso tempo, gli scienziati hanno concentrato la loro analisi sull’area dei tropici attorno all’equatore. Lo hanno fatto perché la formazione di nuvole e tempeste lì funziona in modo diverso rispetto ad altre latitudini.

Caroline Muller, professoressa assistente presso l'ISTA, aggiunge:"I modelli precedenti avevano accennato all'influenza delle nuvole che si raggruppavano sulle precipitazioni estreme, ma non potevano fornire i dati necessari. In collaborazione con i nostri colleghi Bjorn Stevens e Lukas Kluft del Max Planck Institute for Meteorology, i nostri risultati si aggiungono al crescente numero di prove che dimostrano che la formazione di nubi su scala più piccola ha un impatto cruciale sugli esiti del cambiamento climatico."

Modelli collaborativi

I ricercatori di tutto il mondo stanno collaborando alla creazione di modelli più dettagliati e realistici del clima mondiale per comprendere gli effetti del cambiamento climatico.

I modelli climatici dividono l’atmosfera terrestre in parti tridimensionali, ciascuna con i propri dati su temperatura, pressione, umidità e molte altre proprietà fisiche. Quindi utilizzano equazioni fisiche per simulare il modo in cui questi pezzi interagiscono e cambiano nel tempo per creare una rappresentazione del mondo reale. Poiché la potenza di calcolo e di archiviazione non sono illimitate, questi modelli devono introdurre semplificazioni e gli scienziati lavorano continuamente per renderli più accurati.

Le generazioni precedenti di modelli climatici utilizzano porzioni di circa 100 chilometri di lunghezza orizzontale, che ne risultano ancora da decine a centinaia di migliaia che coprono l’intero globo. I progressi negli algoritmi e nei supercomputer hanno consentito agli scienziati di aumentare sempre di più la risoluzione dei modelli.

"Abbiamo utilizzato un modello climatico sviluppato presso MPI-M e analizzato i dati ospitati presso il Centro tedesco di calcolo climatico di Amburgo con una risoluzione di soli cinque chilometri, il che era molto costoso dal punto di vista computazionale", aggiunge Bao. "Tutta la ricerca sul clima è un immenso sforzo collaborativo di centinaia di persone che vogliono contribuire alla nostra comprensione del mondo e al nostro impatto su di esso."

Bao, che si interessò per la prima volta alla ricerca sul clima durante il suo dottorato di ricerca. presso l'Università del Nuovo Galles del Sud, in Australia, e che ora lavora come ricercatore post-dottorato IST-BRIDGE presso l'ISTA, vuole continuare il suo lavoro sugli eventi di precipitazioni estreme per trovare ulteriori prove delle loro cause e dei loro impatti utilizzando modelli aggiuntivi.

Caroline Muller, che prima ha studiato matematica e poi ha scoperto la sua passione per questioni di ricerca con un maggiore impatto nel mondo reale, e il suo gruppo di ricerca utilizza modelli climatici per studiare la convezione dell'aria e la formazione di nuvole e tempeste su diverse scale, fino ai cicloni tropicali, per comprendere meglio le loro cause e gli impatti dei cambiamenti climatici sulla società e sulla natura.

Ulteriori informazioni: Jiawei Bao, Intensificazione delle precipitazioni tropicali estreme giornaliere grazie a una convezione più organizzata, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj6801. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6801

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