Los organismos internacionales nos ayudarán a hacer frente al cambio climático
Ha sido un año bastante bueno para la ciencia del clima. Los eventos climáticos extremos son noticia durante todo el año, incluidas olas de calor inusuales, inundaciones y sequías provocadas por incendios. Dos destacados científicos del clima, Suki Manabe y Klaus Hasselmann, han recibido el Premio Nobel de Física 2023. Los líderes mundiales finalmente se han reunido en Glasgow para la COP26. No hay duda de que el cambio climático causado por el hombre es una amenaza inminente, y existe una presión creciente sobre los gobiernos y la industria para que actúen.
Sin embargo, todos nuestros planes de mitigación y adaptación tienen una omisión flagrante: no se basan en las mejores predicciones científicas. No es porque no entendamos la física del cambio climático. En cambio, vergonzosamente, el principal obstáculo es la falta de recursos humanos e informáticos. Los modelos climáticos actuales son desarrollados y mantenidos por científicos en agencias nacionales que no tienen el presupuesto para desarrollarlos a su máximo potencial. No tienen computadoras lo suficientemente potentes para ejecutar los modelos en alta resolución. Como resultado, la generación actual de modelos climáticos tiene fallas e incertidumbres significativas.
Por ejemplo, una cuestión clave en la política de reducción de emisiones es qué tan rápido deben realizarse las reducciones de emisiones. Confiar en las emisiones negativas más adelante en el siglo será completamente ineficaz si hemos superado uno o más puntos de inflexión climáticos, como cuando algunas circulaciones oceánicas se cierran de forma irreversible. Sin embargo, actualmente no podemos juzgar qué tan alto es el riesgo de pasar estos puntos de inflexión porque los modelos climáticos actuales no representan correctamente los posibles puntos de inflexión.
Lo mismo ocurre con la adaptación climática: los modelos actuales no son lo suficientemente buenos. Los modelos climáticos actuales no pueden simular ningún evento extremo en 2023 porque son demasiado extremos para el modelo. ¿Cómo puede un país priorizar su gasto sin saber cuál es la amenaza más apremiante: mayores inundaciones y tormentas, o mayores olas de calor y sequías? Sin embargo, para gran parte del mundo, los modelos climáticos actuales ni siquiera se ponen de acuerdo sobre si las lluvias aumentarán o disminuirán como resultado del cambio climático, y mucho menos en cuánto.
Para superar estas limitaciones, abogamos aquí por el establecimiento de un instituto internacional conjunto de predicción del clima, como el CERN, un laboratorio multinacional de física de partículas en colaboración. El instituto incluirá varios centros en diferentes países, cada uno con instalaciones dedicadas de supercomputación exaflop (mil millones de cálculos por segundo).
El centro del instituto será la creación de una pequeña cantidad de modelos climáticos de ultra alta resolución. De esta manera, los científicos de todo el mundo pueden colaborar para desarrollar sistemas de pronóstico por conjuntos de modelos múltiples con una resolución espacial y temporal sin precedentes. Con pronósticos más precisos, comprenderemos mejor cómo adaptarnos y mitigar los efectos del cambio climático. (También podemos usar los datos climáticos de observación de manera más efectiva). De hecho, otra agencia internacional muy exitosa es el Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo, que proporciona los pronósticos meteorológicos más calificados del mundo, con unas dos semanas de anticipación.
Un Instituto Internacional para el Cambio Climático conjunto desarrollará modelos climáticos globales con una resolución horizontal de aproximadamente 1 km (similar a la que ahora se usa para los pronósticos meteorológicos con uno o dos días de anticipación), en comparación con la capacidad actual de aproximadamente 100 km. El costo anual total de un consorcio de seis centros en todo el mundo podría ser un poco más de $ 1.5 mil millones a $ 2 mil millones, compartido por países de todo el mundo. Ese es un número pequeño para los pronósticos necesarios para guiar las inversiones que fácilmente podrían alcanzar billones de dólares en las próximas décadas.
Uno de nosotros (TP) se ha centrado en mejorar nuestro poder predictivo durante más de una década, pero todavía estamos atascados con modelos que tienen un rendimiento inferior simplemente debido a limitaciones computacionales. ¿Por qué es como este?
Algunos científicos argumentan que la diversidad de modelos nacionales es necesaria y suficiente para cuantificar adecuadamente el riesgo climático, y que al centrarnos en una pequeña cantidad de modelos de alta resolución, podemos estar socavando esta diversidad.
Sin embargo, todos los modelos climáticos de última generación tienen aproximadamente la misma resolución, con espacios de cuadrícula de unos 100 kilómetros. Cualquier cosa por debajo de esa escala, ya sean remolinos oceánicos, nubes o la influencia de montañas individuales, se describe mediante formulaciones deterministas altamente simplificadas llamadas «parametrización de subcuadrícula».
Pero nuestra teoría climática, un sistema turbulento multiescala no lineal, nos dice que el concepto mismo de parametrización es en sí mismo una fuente de error. Por lo tanto, dados los errores estructurales asociados con la suposición de que los procesos de la subred se pueden parametrizar en primer lugar, la diversidad de modelos actuales no representa (no puede) representar incertidumbre.
Los modelos con resolución de kilómetro que se pueden desarrollar en el Instituto Internacional no eliminarán por completo este problema de error estructural, pero lo aliviarán significativamente. Esto se debe a que, en la escala de kilómetros, las leyes de la física pueden representar con mayor precisión procesos clave como las nubes convectivas. Lo que es más importante, ni los efectos de la topografía de la Tierra ni los remolinos de mesoescala que ayudan a dar forma a la circulación oceánica, como la Corriente del Golfo, requieren parametrización. Para procesos como la microfísica de las nubes y la turbulencia de la capa límite (que aún deben parametrizarse con una resolución de un kilómetro), se pueden utilizar parametrizaciones estocásticas que han demostrado su eficacia para la predicción meteorológica operativa.
El proyecto Destination Earth, financiado por el Acuerdo Verde de la UE, pronto comenzará un importante trabajo de desarrollo de un prototipo de modelo climático a escala de kilómetros. Otros proyectos para desarrollar modelos a escala de kilómetros están comenzando en todo el mundo. Ahora es el momento de planificar un Instituto Internacional para la Predicción del Cambio Climático conjunto para aprovechar al máximo estos desarrollos. Así como el CERN permite a los físicos de alta energía realizar experimentos que ningún país puede o quiere hacer, el Instituto Internacional para la Investigación del Clima nos permitirá hacer predicciones de conjunto coordinadas que actualmente son imposibles debido a limitaciones humanas y computacionales.
Dado que los resultados de esta colección están vinculados a modelos económicos, agronómicos, sanitarios, hidrológicos y de otro tipo, el Instituto puede ser una fuente de información para científicos de otras disciplinas, el gobierno, la industria, los comunicadores científicos y el público en general en busca de los mejores y la información más actualizada. No hará obsoletas las instituciones y los modelos climáticos nacionales; el CERN no está acabando con el Instituto Nacional de Física de Partículas. En su lugar, incorporará los conocimientos de las agencias estatales y les permitirá tener el mayor impacto.
El cambio climático es un problema global que requiere soluciones globales. Es hora de que los científicos del clima de todo el mundo unan sus fuerzas en una iniciativa internacional de modelado climático.
