El trabajo fue presentado en un panel de discusión sobre clima el 10 de abril, durante la FAPESP Week Illinois, en Chicago (Estados Unidos).

"Ahora estamos empezando a poder representar correctamente el hidroclima de América del Sur en las escalas necesarias", dijo Francina Domínguez, investigadora del Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y coordinadora del proyecto. .

Según Domínguez, el clima en América del Sur, como en todas las regiones del mundo, está cambiando. Se han registrado mayores sequías en el sur del Amazonas, la región del Cerrado, el norte de Brasil y Chile. Este escenario ha afectado los rendimientos agrícolas, el suministro de agua para embalses, la generación de energía hidroeléctrica y a decenas de millones de personas en las principales áreas metropolitanas como São Paulo, Río de Janeiro y Santiago de Chile.

Los glaciares andinos, que son una importante fuente de agua, han perdido el 30% de su superficie en los trópicos y hasta el 60% en los Andes meridionales, las tasas de pérdida de masa glaciar más altas del mundo. Por otro lado, el sureste de América del Sur ha experimentado un aumento de las precipitaciones anuales y una intensificación de las fuertes precipitaciones desde principios del siglo XX.

"América del Sur se enfrenta a dos fuerzas gigantescas, que son el cambio climático y el cambio de uso del suelo, que se han producido no sólo en la selva amazónica sino también en otras zonas de la región, como el Chaco en Argentina. También tenemos cambios muy grandes tanto en el clima global como regional. Como resultado de estos procesos, hemos observado que los extremos climáticos están cambiando en todo el continente, poniendo en riesgo la seguridad hídrica y alimentaria de millones de personas", afirmó Domínguez.

Las proyecciones climáticas futuras se basan en modelos climáticos globales (MCG). A pesar de haber mejorado mucho en las últimas décadas, estas representaciones conceptuales del clima global no pueden capturar los detalles del hidroclima de América del Sur y exhiben distorsiones significativas, señaló el investigador.

Parte de este problema está relacionado con la escasa resolución espacial de estos modelos, cuyo espaciado de cuadrícula horizontal, que representa la tierra y los océanos, es del orden de decenas de kilómetros (km). Como resultado, no pueden representar correctamente los procesos que ocurren a escalas más pequeñas y en regiones montañosas, como la lluvia de alivio (que ocurre cuando las nubes encuentran obstáculos como colinas y montañas) y las nevadas que se acumulan en montañas y glaciares.

"Con los GCM actuales no es posible ver topografías complejas, y eso es un problema en Sudamérica, donde están los Andes y otras zonas con esa característica", afirmó Domínguez.

Los GCM tampoco logran representar de manera realista ciclones, chorros de bajo nivel (la estrecha zona de vientos máximos que ocurre en los primeros kilómetros de la atmósfera) y tormentas de sistemas conectivos organizados.

"En regiones de la cuenca del Plata, así como en São Paulo y otras grandes áreas urbanas y agrícolas de América del Sur, la convección organizada es uno de los mecanismos de precipitación más importantes y no está correctamente representada en los modelos climáticos globales", afirmó Domínguez.

Con base en este hallazgo, los investigadores, a través de un consorcio de investigación llamado South America Affinity Group, han ejecutado dos simulaciones por computadora de un modelo de investigación y pronóstico del tiempo (WRF) con una alta resolución sin precedentes y un espaciado de cuadrícula de 4 km, que representa la historia histórica del continente. y el clima futuro.

El objetivo es utilizar la simulación histórica para validar el modelo y comprender mejor las características hidroclimáticas del continente con mayor detalle, y utilizar la simulación climática futura para evaluar los cambios que probablemente ocurrirán en América del Sur bajo un clima más cálido. /P>

"Este es un esfuerzo importante que involucra a más de 100 científicos, muchos de ellos de Brasil y la mayoría de São Paulo", dijo Domínguez.

Bajo rendimiento computacional

Según Kelvin Droegemeier, profesor de ciencias atmosféricas de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, en los últimos años se han desarrollado modelos increíblemente sofisticados del sistema terrestre, que representan la atmósfera, el hielo, los océanos y los ciclos biogeoquímicos, entre otros elementos. /P>

Estos modelos requieren computadoras muy potentes para una integración a largo plazo. El problema, sin embargo, es que sólo pueden alcanzar una pequeña fracción de la capacidad máxima de las máquinas actuales.

"Los modelos actuales sólo alcanzan entre el 2% y el 3% de una máquina a exaescala [un tipo de ordenador de alto rendimiento con una capacidad unas mil veces más rápida que los superordenadores más potentes que se utilizan]. Es como si estos modelos fueran un Ferrari o un "Un coche de carreras de Fórmula 1 y sólo podía circular a una velocidad de 25 kilómetros por hora", comparó el investigador.

Además, los modelos tienen problemas de resolución y física y no pueden capturar detalles como procesos que tienen lugar en regiones como América del Sur. "Estos modelos tienen muchos problemas, pero la culpa no es de ellos, sino de los sistemas en los que se ejecutan", explicó Droegemeier.

Con el fin de avanzar en la capacidad computacional para ejecutar modelos del sistema terrestre, la universidad estadounidense celebrará una reunión internacional entre finales de septiembre y principios de octubre de este año con el objetivo de desarrollar un sistema computacional para la ciencia fronteriza del sistema terrestre en simulación y proyección climática.

"El objetivo será discutir dónde están los sistemas informáticos que nos permitirán ejecutar estos modelos a una resolución global muy alta. Tenemos partes interesadas, como fabricantes de chips como NVIDIA e Intel, interesados ​​en unirse a la discusión", dijo el investigador. .

La universidad estadounidense también está desarrollando un plan para crear un centro nacional para la predicción de eventos extremos causados ​​por el cambio climático y otro sobre la ciencia de la predicción y sus aplicaciones, anunció Droegemeier.

Marcos Buckeridge, profesor de la Universidad de São Paulo (USP), también participó del panel de discusión sobre estudios climáticos.