Svelare il ruolo svolto dal ghiaccio marino nei sistemi climatici polari e globali
I modelli del sistema Terra (ESM, earth system model) sono complesse simulazioni utilizzate al fine di rappresentare le interazioni tra atmosfera, oceano, terra, ghiaccio e biosfera con vari obiettivi, tra i principali dei quali figura quello di ottenere una migliore comprensione dei cambiamenti ambientali a lungo termine e dell’impatto esercitato dall’attività umana sul clima. «I modelli del sistema Terra sono strumenti essenziali per la climatologia; ciononostante, si trovano dinanzi a diverse sfide da superare», osserva Risto Makkonen, coordinatore del progetto CRiceS(si apre in una nuova finestra) e ricercatore presso l’Istituto meteorologico finlandese(si apre in una nuova finestra). «Esse includono la complessità e l’interconnessione dei sistemi Terra, le elevate richieste di calcolo, i dati osservativi limitati e gli ostacoli tecnici associati all’integrazione nel modello di diverse componenti.»
Mettere in connessione i dati polari simulati e quelli osservati
Il progetto CRiceS, finanziato dall’UE, rafforza l’accuratezza e l’utilità dei modelli del sistema Terra migliorandone la capacità di riprodurre lo stato e le tendenze del ghiaccio marino, della neve sul ghiaccio marino e dei sistemi aerosol-nube nelle regioni polari. «Ciò risulta importante in quanto l’impatto dei cambiamenti polari sul clima globale potrebbe compromettere le nostre previsioni climatiche future e la capacità di adattarci ai cambiamenti climatici nei prossimi decenni», spiega Makkonen. A tal fine è stato istituito un consorzio composto da esperti di fama mondiale provenienti da Europa, Canada, India e Sudafrica. Oltre a una forte componente di esperti in modellizzazione, all’interno del team ne erano presenti anche in materia di osservazioni polari, campagne di misurazione e spedizioni. «CRiceS ha riunito la comunità attiva nell’osservazione con quella impegnata nella modellizzazione» aggiunge Makkonen. «Ci eravamo proposti di migliorare il dialogo sui vincoli osservativi per i processi relativi ai modelli e di individuare metodi volti a mettere in connessione i dati simulati con quelli osservati.»
Prendere in considerazione complessi processi polari
Il progetto ha apportato importanti miglioramenti al modello, tra cui l’integrazione dei dati relativi ai processi che circondano il ghiaccio marino, come la neve al di sopra di esso, i bacini di fusione e la turbolenza dello strato limite atmosferico. L’ambito fisico del ghiaccio marino è stato inoltre messo in connessione più stretta con i cicli biogeochimici, come gli effetti esercitati dagli schemi di trasferimento radiativo per le fioriture algali, la turbolenza nella disponibilità di sostanze nutritive e la crescita delle alghe del ghiaccio. CRiceS ha altresì sviluppato i sistemi aerosol-nube polari e il loro accoppiamento con i sistemi oceanici e glaciali, introducendo per di più nei modelli nuove fonti di aerosol, come la neve soffiata. «I modelli potenziati concepiti da CRiceS sono stati quindi convalidati mediante una vasta quantità di osservazioni multidisciplinari nelle regioni polari», spiega Makkonen. «Le squadre stanno attualmente effettuando le simulazioni finali; a partire da esse, ci proponiamo di mettere in mostra la complessità dei processi polari come il ghiaccio marino e la necessità di integrarli nelle previsioni climatiche future.»
Interazioni relative al sistema climatico polare più precise
Il progetto CRiceS ha consentito di far progredire la ricerca in materia di clima polare in molte direzioni. La maggiore comprensione dei processi legati al ghiaccio marino, gli strumenti migliorati, i prodotti di sintesi dei dati e altri risultati della ricerca(si apre in una nuova finestra) saranno ora utilizzati a beneficio di futuri progetti di ricerca. «Le comunità attive nella modellizzazione avranno l’opportunità di introdurre interazioni e meccanismi di feedback del sistema climatico polare più precisi», osserva Makkonen. «Ciò renderà in ultima analisi possibile la realizzazione di previsioni più accurate del clima polare e del suo impatto sul sistema climatico globale. Siamo riusciti a riunire comunità di esperti in modellizzazione e osservazione provenienti da diversi ambiti di ricerca e ci aspettiamo che queste fondamenta sosterranno future collaborazioni e reti in Europa e non solo.» Le componenti sviluppate da CRiceS confluiranno ora nelle simulazioni del modello CMIP7(si apre in una nuova finestra), parte integrante di uno sforzo internazionale volto a migliorare i modelli del sistema Terra che risulta essenziale in relazione al lavoro svolto dal Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico(si apre in una nuova finestra) (IPCC). Il team del progetto ha inoltre identificato l’intelligenza artificiale (IA) come probabile protagonista dei futuri modelli climatici. «I modelli climatici del futuro avranno alcune componenti che integreranno l’IA», aggiunge Makkonen, che conclude: «Questa tecnologia potrebbe rivelarsi utile anche al fine di mettere insieme le osservazioni polari e i dati dei modelli, magari fornendo raccomandazioni sulla capacità di osservazione o sui miglioramenti dei modelli stessi.»