Rianalizzare i dati climatici del passato è la chiave per comprendere i cambiamenti climatici futuri
La chiave per lo sviluppo di buone strategie di mitigazione dei cambiamenti climatici per il futuro sta nel guardare al passato e capire come si è evoluto il clima. Un punto di partenza essenziale in questo tipo di analisi è il XX secolo e tutto ciò dipende dalla ricerca di dati basati su osservazioni di atmosfera, terra, oceani e ghiaccio marino. Comprendere il clima del secolo scorso dipende anche dallo sviluppo di modelli atmosferici e di sistemi di assimilazione accoppiati oceano-terra in grado di elaborare i dati. Grazie a numerose iniziative di ricerca dedicate, l’Europa è in prima linea in queste attività. Il progetto ERA-CLIM2 (European Reanalysis of the Global Climate System), finanziato dall’UE, si è proposto di raccogliere ed elaborare i dati provenienti da osservazioni effettuate nel secolo scorso. I ricercatori puntavano a digitalizzare i dati che trovavano e a prepararli per essere utilizzati nei modelli sviluppati dal gruppo di ricerca. «Più andiamo indietro nel tempo, minore è il numero di osservazioni e meno accurate sono», afferma il coordinatore del progetto ERA-CLIM2, il dott. Roberto Buizza. «Quello che facciamo è mescolarli con i nostri modelli tridimensionali della Terra, utilizzando modelli accoppiati che simulano tutti i processi dell’oceano, della terra e dell’atmosfera.» Utilizzando pochissime osservazioni con i modelli che ha sviluppato, il gruppo ERA-CLIM2 è in grado di ricostruire il clima delle zone dove ci sono poche o nessuna osservazione. «Le rianalisi sono la migliore fonte di informazioni sul clima del passato perché fondono tutte le fonti di informazione disponibili dalle osservazioni e dai modelli», spiega Buizza. «Gli insiemi di rianalisi generati in ERA-CLIM2 ci aiutano a stimare l’incertezza del clima del passato e forniscono spunti su come affrontare le incertezze nei futuri progetti climatici.» Raggiungere gli obiettivi ERA-CLIM2 ha contribuito a far progredire la scienza della rianalisi attraverso sviluppi in settori quali il salvataggio dei dati di osservazione e la post-elaborazione. I ricercatori hanno sostenuto un grande sforzo per salvare i dati per le osservazioni meteorologiche in situ storiche in tutto il mondo e hanno preparato le registrazioni dei dati sul clima da satellite. Il gruppo ha sviluppato e testato metodi di assimilazione accoppiati che potrebbero includere osservazioni dai diversi sistemi terrestri, tra cui il ghiaccio marino. I ricercatori hanno sviluppato questi metodi per produrre una stima più coerente dell’evoluzione del sistema terrestre, specialmente sulla superficie della Terra. ERA-CLIM2 ha sviluppato la prima rianalisi europea accoppiata oceano-terra-atmosfera del XX secolo, che ha anche preso in considerazione l’uso di carbonio. Il gruppo ha approfondito la comprensione di rianalisi disgiunte e accoppiate, che lo ha portato a sviluppare metodi per stimare l’incertezza nelle rianalisi. Tre innovazioni Innanzitutto, ERA-CLIM2 ha prodotto una prima rianalisi europea accoppiata del sistema Terra del XX secolo. Chiamato CERA-20C, include l’oceano, il ghiaccio marino, la terra e l’atmosfera. Il gruppo è andato oltre, usando il sistema di assimilazione CERA per generare un secondo set di dati, CERA-SAT, che ha una risoluzione più alta e copre circa 10 anni dell’era satellitare. In secondo luogo, hanno utilizzato il sistema di assimilazione CERA per valutare l’impatto delle osservazioni oceaniche sulla modellizzazione della temperatura della parte inferiore dell’atmosfera e viceversa. «Dato che nelle prime parti del XX secolo le osservazioni erano molto scarse, ciò significava che potevamo generare set di dati più accurati», osserva Buizza. La terza innovazione consisteva nel generare una nuova stima dell’incertezza dei dati di rianalisi, generati con metodi ensemble. Sia CERA-20C che CERA-SAT includevano un insieme di 10 analisi, invece di una sola. Ciò ha permesso ai ricercatori di prendere in considerazione l’incertezza delle osservazioni e dei modelli e stimare l’accuratezza della nostra conoscenza delle variazioni climatiche del passato. Questo nuovo approccio è molto importante per comprendere ulteriormente i cambiamenti climatici, poiché metodi simili possono essere usati per guardare al futuro. In attesa Il sistema CERA verrà utilizzato per future analisi di dati, come quelle pianificate dal servizio relativo ai cambiamenti climatici di Copernicus (C3S). I dati salvati e rielaborati dal gruppo ERA-CLIM2 saranno resi disponibili all’intera comunità, in modo che eventuali rianalisi future possano includerli. «C3S ha fornito un modo naturale per continuare alcune delle attività avviate nell’ambito del progetto ERA-CLIM2, trasformandole in servizi operativi duraturi», afferma Buizza.
Parole chiave
ERA-CLIM2, cambiamenti climatici, oceano, ghiaccio marino, modelli climatici, dati climatici