Las señales climáticas regionales crean nuevos desafíos para la ciencia del clima

La ciencia climática ha predicho adecuadamente muchos aspectos del sistema climático y es una reacción a un aumento en las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico. Recientemente, han surgido discrepancias entre nuestras expectativas de los cambios climáticos del mundo real y regional, como nuevos enfoques computacionales disruptivos.

En una perspectiva Publicado En NaturalezaLos investigadores proporcionan una interpretación de la situación, lo que sugiere que el área está desarrollando y abrazar las discrepancias es una forma importante.

A medida que se desarrollan las áreas científicas, surgen principales paradigmas. También surgen anomalías o discrepancias. A menudo se pueden explicar, pero si comienzan a depositar, el paradigma principal puede llamarse en cuestión, desde el cual el filósofo de la ciencia se llama crisis. Por ejemplo, a principios del siglo XX, la física clásica comenzó a sufrir tal crisis, en la que se desarrolló la física cuántica.

Un ejemplo de partícula reciente puede ser el estado actual de la física donde la incapacidad para encontrar nuevas partículas primarias está obligando a los físicos a revisar las creencias en sus modelos estándar. Y se indica que la ciencia climática es madura y puede estar en una posición análoga, según un análisis de Tiffany Shaw de la Universidad de Chicago-Max Planck Foorolology (MPI-M) y científica visitante de Byorn Stevens, director de MPI-M. MMM.

Lo que los autores han descrito como el paradigma principal de la ciencia climática o el "enfoque estándar", en los últimos 60 años, las leyes fundamentales de la física se han desarrollado bajo la suposición al implementar leyes básicas de física al sistema climático de que los procesos de pequeña escala están determinadas por promedio estadístico que dependen en gran medida (parámetros).

Ha permitido a los investigadores resaltar la física relativamente simple que controla el comportamiento del complejo sistema climático y lideró el Premio Nobel de Física 2021, que se proporciona al director fundador de MPI-M, Klaus Hasselman y el climatólogo estadounidense Seukuro Manebe.

"El enfoque estándar ha sido extremadamente exitoso en explicar algunos aspectos de las características generales del sistema climático y algunos aspectos de su reacción a un aumento en las concentraciones de dióxido de carbono", dice Shaw. Por ejemplo, hace un excelente trabajo al describir y explicar algunos aspectos de la estructura vertical de la atmósfera, y el patrón espacial del calentamiento de la Tierra debido a un aumento en el dióxido de carbono atmosférico.

Exposición a las discrepancias regionales del cambio climático

Con el desarrollo de otras áreas científicas, se han revelado discrepancias en la ciencia del clima en relación con cómo se está desarrollando el cambio climático regional. Por ejemplo, el Pacífico tropical oriental se ha enfriado a diferencia de todas las predicciones de modelos. Tampoco la frecuencia creciente de bloquear las condiciones climáticas en Groenlandia en verano.

E incluso donde se esperaba el cambio, los científicos están sorprendidos por su intensidad. Por ejemplo, aunque se predijo adecuadamente que el Ártico se calentará más rápido que el resto del mundo, la amplificación del Ártico observada es más de lo esperado.

Inicialmente, lo sorprendente es que se puede explicar en retrospectiva utilizando el enfoque estándar. Pero Shaw y Stevens argumentan que las discrepancias también están destacando los intervalos de conocimiento, que son procesos grandes y pequeños a escala y los componentes del sistema climático relacionados con las creencias sobre la pareja para los demás.

En particular, las discrepancias se acumulan en los trópicos donde se sabe que los cambios en la circulación tropical a gran escala crecen por inestabilidad en parámetros pequeños e intermedios. Estas escalas: los mecanismos compuestos no funcionan en la generación actual del modelo climático.

La oportunidad de avanzar, no una justificación para la inacción

Todavía no está claro si persistirán las discrepancias regionales, pero si lo hacen y se acumulan, los científicos climáticos pueden tener que ver el paradigma principal nuevamente. Shaw y Stevens argumentan que adoptar discrepancias, ya que esencialmente surgen a través de registros de observación más y rápidos, un camino a seguir.

Proporcionan una forma de avanzar en nuestra comprensión del cambio climático regional y probar nuevos enfoques computacionales disruptivos. Para desarrollar el principio, se hará un intento de crear y probar hipótesis y un énfasis renovado estará en el verdadero método, que sería necesario estimar los cambios en un mundo cálido.

"El desafío para el trabajo ideológico será identificar qué física falta desde la perspectiva estándar, el más importante para los cambios regionales y cómo incluirla".

Los nuevos enfoques computacionales disruptivos pueden desempeñar un papel importante aquí. Por ejemplo, los nuevos tipos de modelos climáticos que se ejecutan en computadoras de alta demanda permiten mecanismos de acoplamiento de escalas que actualmente están ausentes. Alternativamente, las observaciones de aprendizaje automático pueden proporcionar información sobre el acoplamiento en parámetros espaciales y componentes del sistema climático.

El autor explica que, no hay crisis o ninguna crisis, cómo la temperatura global responderá a mayores concentraciones de gases de efecto invernadero, su ciencia se crea en la comprensión física fundamental. El calentamiento global también se predijo con éxito. Por lo tanto, las discrepancias acumuladas no llaman la necesidad de políticas de reducción en las emisiones.

Al mismo tiempo, enfrentar discrepancias en los parámetros regionales le da a la investigación climática la oportunidad de profundizar su comprensión del sistema climático, y lo más importante, las manifestaciones locales del calentamiento global, que es necesario para dirigir los esfuerzos de adaptación regional y evaluar mejor el riesgo de cambios terribles.