Come funzionano i modelli climatici – prima parte

Quando si parla di clima, la prima cosa che viene tirata in ballo è “il modello climatico”. Ma questo, effettivamente, cos’è?

Principalmente si tratta di un programma al computer, più o meno complesso, al quale vengono passati una serie di dati e dal quale ci si aspettano dei risultati.

L’elaborazione di tali dati è complessa, pesante e richiede potenze di calcolo inimmaginabili per la maggior parte dei comuni mortali.

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Nella foto qui sopra è visibile uno dei supercomputer in dotazione alla NASA, usato per elaborare dati e modelli anche di tipo climatico.
È composto da un certo numero di “rack”… ovvero una sorta di “armadio” contenente un certo numero di computer… Ma ognuno dei singoli computer che compongono il rack, è generalmente strutturato con più processori (quello che vidi io aveva 8 processori multicore) ed una quantità di memoria RAM semplicemente sproporzionata. Per farvi capire… ogni singolo computer presente in un singolo rack che formano il supercomputer visibile in foto, ha la potenza di calcolo di centinaia di personal computer… quelli che usiamo normalmente per le nostre attività ludico-ricreative. Assurdo, vero?

Eppure… questi supercomputer, non hanno la potenza di calcolo sufficiente per SIMULARE adeguatamente il clima terrestre.

Si vocifera che, per poter simulare 1 solo secondo di “vita” del nostro pianeta, e farlo in modo ottimale, siano necessari tutti i computer e supercomputer del mondo, fatti lavorare contemporaneamente, per centinaia di anni… 24 ore su 24…  E si parla di simulare 1 solo secondo….

È evidente che per poter avere risultati in tempo reale, si scende a compromessi. E tali compromessi sono, generalmente, la semplificazione ESTREMA dei dati in ingresso.

 

Tra le tante variabili che possono influenzare il clima terrestre, quelle che conosciamo più da vicino e che vengono semplificate enormemente, sono essenzialmente 3:

  1. Total Solar Irradiance: per i modelli la TSI è costante e il valore è 1366 W/m2 circa. Come abbiamo visto nei vari articoli Posizione orbitale della Terra ed effetti climatici (prima parte, seconda e ultima parte), la TSI non è affatto costante ma varia a seconda della latitudine e della posizione del pianeta Terra sulla propria orbita (stagione). Inoltre la TSI rappresenta solo una parte dell’energia che il Sole emette ed è solo la compotente emessa sotto forma di radiazioni.
  2. Sea Surface Temperature: i modelli usano una rappresentazione semplificata della superficie degli oceani, derivante da altri modelli ed elaborazioni di dati più o meno reali. Il più delle volte si usano algoritmi, ovvero altri modelli matematici, per calcolare i dati “mancanti” relativi alla temperatura superficiale di mari ed oceani, partendo dai dati rilevati in alcuni (pochi a dire il vero) punti del pianeta. Alla fine l’intero globo viene riprodotto come una griglia… ed ogni rettangolo (o quadrato) della griglia rappresenta migliaia di chilometri quadrati di superficie. Per ognuno di tali rettangoli (o quadrati) viene indicato un valore della temperatura… valore che, però, è il risultato dell’algoritmo che lo calcola partendo, generalmente, da una sola rilevazione (reale), magari sulla costa. Molto spesso, però, ci sono decine e decine di rettangoli (o quadrati) della griglia per i quali non si hanno rilevazioni a terra (reali). Allora anche per questi vengono calcolati dei valori… per interpolazione… il cui risultato, il più delle volte, è totalmente differente dal dato reale. Vari anni fa emerse un problema del genere per una zona a nord del Canada, completamente coperta dai ghiacci (quindi 0°C), per la quale la temperatura assunta dal modello era oltre i 30°C. Fu un chiaro errore… ovvio… ma ce ne furono altri…  Spesso infatti si vedono mappe (anche della NASA) delle SST per zone coperte dai ghiacci, dove viene indicata una temperatura di 4 o 5°C. Semplicemente impossibile… visto che la temperatura del mare ghiacciato può essere compresa tra gli 0°C e i -2°C.
  3. Campo Magnetico Terrestre: i modelli climatici lo ignorano completamente. Non hanno la più pallida idea di quali possano essere le interazioni tra lo “scudo naturale del pianeta Terra” e il clima. Ma come sappiamo bene qui in Attività Solare, la “forza” del Campo Magnetico Terrestre è inversamente proporzionata all’Attività Solare. Purtroppo sappiamo che i Raggi Cosmici, anch’essi totalmente ignorati dai modelli climatici, aumentano al diminuire dell’Attività Solare… e purtroppo quando il Campo Magnetico Terrestre è particolarmente debole, i Raggi Cosmici hanno accesso più facile all’atmosfera terrestre… provocando una riduzione dell’Ozono in atmosfera, ma anche provocando l’aumento della nuvolosità e della piovosità (oltre che i fulmini).

Oltre a queste variabili, ci sono anche altre forzanti totalmente ignorate dai modelli climatici… e sono quelle relative alle eruzioni vulcaniche.
I modelli climatici più avanzati usano un dato “medio” relativo alla quantità di aerosol presente in atmosfera…. ma non ne considerano né la quantità reale, né tanto meno la distribuzione spaziale (latitudine, longitudine e quota).

 

Già queste semplificazioni sono sufficienti a produrre risultati completamente differenti dalla realtà. E infatti….

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Buona giornata
Bernardo Mattiucci