Investigadores del Instituto Alfred Wegener ahora, por primera vez, introducir los resultados de sus modelos globales directamente en la base de datos del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. Los datos son particularmente interesantes porque el modelo subyacente, desarrollado en el AWI, describe el hielo marino y los océanos con mucha más definición que los métodos convencionales. Los científicos del clima y las partes interesadas de todo el mundo utilizan los resultados para determinar los efectos del cambio climático en los seres humanos y el medio ambiente.

¿Cuánto más cálida se volverá la Tierra en las próximas décadas como resultado del cambio climático? ¿Cómo cambiará esto nuestro mundo? Estas son algunas de las preguntas más urgentes de nuestro tiempo, e investigadores de todo el mundo están utilizando modelos climáticos en un intento por encontrar las respuestas. Pero el clima de la Tierra es extremadamente complejo y modelarlo usando supercomputadoras es difícil. Cada modelo climático tiene sus fortalezas y debilidades. Para estimar mejor los desarrollos climáticos futuros, se comparan los resultados de varios modelos climáticos de todo el mundo, ya que las comparaciones dejan más claro qué tendencia climática es más probable y qué grado de incertidumbre poseen los pronósticos. Un total de unas 50 instituciones de investigación de todo el mundo participan en este extenso proyecto internacional, conocido como Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP). Es extremadamente importante porque los resultados se ingresan en una base de datos internacional y forman la base para la próxima CIPF (Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, IPCC) informe, que se publicará en 2021:el Sexto Informe de Evaluación, AR6.

Solo tres instituciones de Alemania

Ahora, por primera vez, El Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI), con su propio modelo, es parte de este importante proyecto de comparación internacional. Hace solo unos días Los investigadores de AWI ingresaron sus primeros resultados detallados del modelo climático en la base de datos internacional del CMIP. “Es muy especial pertenecer a una de las instituciones que hace un aporte significativo a los datos en los que se basará el Informe de Evaluación, "comenta el meteorólogo Dr. Tido Semmler, quien coordina el trabajo de AWI para el proyecto de comparación internacional CMIP. "Sólo participan tres instituciones de investigación de Alemania:el Instituto Max Planck de Meteorología en Hamburgo, el Centro Aeroespacial Alemán y nosotros ". Además, el Centro Alemán de Computación Climática (DKRZ) en Hamburgo juega un papel clave, ya que ofrece a las tres instituciones tiempo de computación y espacio de almacenamiento, así como apoyo en la realización de las simulaciones y el suministro de datos.

Hay una razón particular por la que AWI ahora se ha involucrado:los expertos han empleado un nuevo y, hasta la fecha, método poco utilizado para modelar el clima, una llamada "cuadrícula no estructurada", lo que en términos de investigación climática equivale a una mini revolución. Hasta ahora, casi todos los grupos de investigación de todo el mundo han trabajado con lo que se conoce como "cuadrículas estructuradas". El principio detrás de estas cuadrículas es simple:dado que modelar el clima global es demasiado complejo, los investigadores dividen la Tierra y la atmósfera en cuadrículas, cubos con bordes que suelen tener 100 kilómetros de largo. En estas cajas lo biológico, Los procesos químicos y físicos que afectan el clima se pueden modelar utilizando supercomputadoras. Pero el hecho de que una longitud de 100 kilómetros sea demasiado burda para tomar en cuenta procesos importantes directamente, como los pequeños remolinos, solo unos pocos kilómetros de tamaño, en la Corriente del Golfo y otras corrientes oceánicas que conducen a un mayor intercambio de calor y humedad entre el mar y la atmósfera. Muchos modelos climáticos no pueden representar con precisión el curso de la Corriente del Golfo, que se origina en el Golfo de México y viaja hacia el norte a lo largo de la costa de Florida antes de virar hacia el este hacia Europa. En muchos modelos, la corriente se mueve demasiado hacia el norte debido a que no se incluyen los pequeños remolinos.

Una rejilla ajustable

Idealmente, tendríamos una cuadrícula global de malla más fina con cuadrados que no cubren más de diez kilómetros. Pero eso aumentaría el número de cálculos individuales. Incluso para las simulaciones climáticas que abarcan solo unos pocos años, una computadora central necesitaría varias semanas. Pero los expertos de AWI han desarrollado ahora una "red no estructurada" alternativa. Esto permite reducir la escala de los elementos individuales de la cuadrícula (hasta aproximadamente diez kilómetros) para ciertas regiones seleccionadas. Si bien el clima de todo el mundo se puede modelar utilizando una cuadrícula con cuadrados de tamaño normal, la malla ajustable de forma flexible permite, hasta cierto punto, hacer zoom en regiones específicas, como la Corriente del Golfo. La cuadrícula no estructurada ha agregado una nueva dimensión interesante al modelado climático, lo cual es muy importante para el proceso CMIP.

Una comparación directa única

"Como una regla, en el modelado climático, combinamos varios modelos diferentes que simulan cosas diferentes, por ejemplo, un modelo que describe el océano en detalle y un segundo modelo que muestra los procesos en la atmósfera, "explica Tido Semmler." El modelo oceánico FESOM, que desarrollamos, utiliza una cuadrícula no estructurada. Por el ambiente por otra parte, utilizamos un modelo estructurado convencionalmente desarrollado en el Instituto Max Planck de Meteorología ". Esto hace que las comparaciones en el contexto del CMIP sean particularmente interesantes:el Instituto Max Planck de Meteorología combina el modelo atmosférico con su modelo oceánico, que se basa en la cuadrícula tradicional. Pero los colegas de AWI combinan el modelo atmosférico con su propio modelo oceánico, que utiliza la cuadrícula no estructurada. "Nosotros y los socios de CMIP estamos ansiosos por ver la comparación directa de estos resultados, "dice Tido Semmler.

Datos importantes para la investigación del impacto climático

Los resultados de los alrededor de 50 modelos climáticos, que AWI y los demás socios de CMIP están alimentando actualmente a la base de datos internacional, será utilizado por muchos otros investigadores durante los próximos dos años. Sobre todo por aquellos expertos que están investigando el impacto del cambio climático en las personas y los hábitats de nuestro planeta. Estos resultados de la investigación, Sucesivamente, ser la base de los informes del IPCC; el Sexto Informe de Evaluación y también el resumen del informe del IPCC, el Informe de síntesis, que incluirá principalmente recomendaciones de política.

Resultados de modelos de muestra (ver gráfico en línea):La tendencia de la temperatura global media desde 1850 hasta 2100 según el nuevo modelo climático AWI.

El modelo climático AWI incluye los principales impulsores naturales de la temperatura de la Tierra, como la radiación solar, concentraciones de aerosoles y gases de efecto invernadero naturales, así como aerosoles volcánicos. La línea gris representa la ejecución de control con impulsores naturales y concentraciones de gases de efecto invernadero de 284 ppm de CO ₂ para el año 1850. La línea negra muestra la tendencia histórica de la temperatura global media con concentraciones crecientes de gases de efecto invernadero desde 1850 hasta 400ppm CO ₂ hoy dia, que han provocado un calentamiento global neto de alrededor de 1 ° C. Las líneas de color muestran el posible desarrollo futuro de la temperatura media global en función del escenario de emisión.

Las fluctuaciones en las líneas muestran las variaciones naturales de la temperatura media global sin emisiones de gases de efecto invernadero. Para la tendencia histórica (línea negra) y los escenarios moderados (alrededor de 4 ° C de calentamiento con 871 ppm de CO ₂ en 2100) para el futuro (línea amarilla), Se llevaron a cabo varias simulaciones para estimar el grado de incertidumbre de los resultados. Los modelos AWI tienen un rango de fluctuación de aproximadamente medio grado Celsius.

Para el escenario de bajas emisiones (445 ppm CO ₂ en 2100), será necesario realizar esfuerzos concertados para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a fin de limitar el aumento de la temperatura media mundial a 2 ° C; con el escenario de alta emisión (1142 ppm CO ₂ en 2100) se supone que no se toman medidas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, de modo que, según el modelo actual, la temperatura media global aumentará alrededor de 5 ° C.