Quanto pioverà in futuro, secondo i modelli climatici?

Il cambiamento climatico è uno dei temi più complessi che ci troviamo ad affrontare oggi. In generale ci sono due strategie che si possono mettere in atto per prevenire i suoi impatti sui vari sistemi del nostro pianeta: la mitigazione e l’adattamento.

La mitigazione comprende tutte quelle azioni intraprese per ridurre le emissioni di gas serra, al fine di rallentare i processo di cambiamento climatico globale. L’adattamento si basa sul limitare la nostra vulnerabilità a quegli impatti dei cambiamenti climatici che inevitabilmente ci saranno, indipendentemente dalle azioni di mitigazione.

La ricercatrice italiana Giorgia Fosser, nuova protagonista della nostra rubrica Ricercando all’Estero, lavora al Met Office, l’agenzia esecutiva a capo del servizio meteorologico nazionale del Regno Unito. Fosser studia le variazioni climatiche usando modelli ad alta risoluzione: i dati ottenuti dalla sua ricerca verranno usati a supporto del UK Climate Change Risk Assessment, il documento governativo che delinea le principali aree di rischio e opportunità d’azione per il Regno Unito in merito al cambiamento climatico.

Nome: Giorgia Fosser
Età: 40 anni
Nata a: Padova
Vivo a: Exeter (Regno Unito)
Dottorato in: Meteorologia (Germania)
Ricerca: Previsioni climatologiche con il Convection-Permitting Model.
Istituto: Met Office (Regno Unito)
Interessi: Surf, sciare, leggere, cinema, teatro, una birra con gli amici
Di Exeter mi piace: Le passeggiate con la campagna verde da un lato e il mare dall’altro
Di Exeter non mi piace: È una città piccola
Pensiero: Carpe diem (Orazio)

Come si possono studiare le variazioni climatiche?

Si usano dei modelli climatici, simili a quelli alla base delle previsioni meteorologiche ma senza assimilazione delle osservazioni. Dopo aver validato i modelli, si fanno delle simulazioni sul futuro che, una volta confrontate con quelle sul passato, permettono di determinare le variazioni climatiche.

I modelli climatici possono essere globali, se prendono in considerazione tutto il globo terrestre, oppure regionali, se si concentrano su regioni specifiche e forniscono informazioni sul clima con una maggiore risoluzione (in media circa 12 km). Tra i modelli climatici regionali, ci sono quelli che uso nella mia ricerca, cioè i modelli ad alta risoluzione, che dividono l’area di interesse in quadrati con meno di 4 km di lato, in genere 2,2 km nelle nostre simulazioni.

In particolare, attraverso questi modelli analizzo come cambieranno le precipitazioni orarie nel futuro. Studi precedenti hanno dimostrato che la variazione riguarderà sia l’intensità che la frequenza. Anche se la precipitazione totale rimarrà la stessa, si avrà un allungamento dei periodi di siccità e l’arrivo di improvvisi eventi di pioggia molto più intensi di prima. Ciò avrà ripercussioni su tutta una serie di altri fenomeni, di cui bisognerà tenere conto, tra cui l’evaporazione: se piove in maniera più intensa, infatti, il suolo non ha abbastanza tempo per assorbire tutta l’acqua. E l’acqua, scorrendo via velocemente, non solo facilita fenomeni di erosione ma lascia il terreno più secco portando a una complessiva diminuzione dell’evaporazione.

Quali sono i vantaggi dei modelli ad alta risoluzione?

Innanzitutto riescono a rappresentare tutti quei processi che avvengono su piccola scala, come gli eventi convettivi dovuti a instabilità locali. I modelli globali simulano questi processi usando delle parametrizzazioni, cioè introducendo delle approssimazioni, e quindi aumentando l’incertezza della previsione. I modelli ad alta risoluzione, invece, sono Convection-Permitting Model (CPM) cioè non hanno bisogno di parametrizzare la convezione sul larga scala e sono perciò molto più corretti e affidabili.

Inoltre, si è visto che i modelli ad alta risoluzione funzionano molto bene con i fenomeni orari mentre i modelli globali hanno qualche problema con questi processi: vanno benissimo per le medie stagionali o per i campi uniformi come le temperature, ma non per le precipitazioni orarie. Il motivo è che semplicemente non sono in grado di rappresentare l’area di interesse. Tuttavia, quando si fanno previsioni a lungo termine, sono proprio questi processi a cambiare di più ed è importante non trascurarli.

Infine, i CPM riescono a tenere conto di tutti quei fattori locali che influenzano fortemente il clima a scala regionale e locale. Per esempio, nei modelli globali la conformazione del terreno viene rappresentata solo approssimativamente; l’orografia, invece, incide notevolmente sul tipo di processi che si verificano, basti pensare alle piogge orografiche, in cui grandi masse d’aria si scontrano con le montagne, si innalzano improvvisamente, iniziano a raffreddarsi e danno origine alle piogge.

Quanti modelli si usano per fornire delle previsioni climatologiche attendibili?

In genere ci si affida a simulazioni d’insieme. Nel progetto a cui sto lavorando, che si chiama UKCP18 (UK Climate Projection 2018), ci proponiamo di fornire nuove previsioni climatologiche per il Regno Unito attraverso un ensemble di 12 modelli ad alta risoluzione.

Questi modelli ricevono gli input iniziali e al contorno da un modello regionale, a sua volta innestato su uno globale. Nel nostro caso, il modello regionale si concentra sull’Europa ed è perturbato fisicamente per produrre non una singola simulazione ma una serie di simulazioni. In pratica, rispetto al modello globale di partenza, vengono modificati alcuni parametri, sempre all’interno di standard accettabili, per ottenere 12 modelli indipendenti seppur in qualche modo vincolati. L’obiettivo è riuscire a inquadrare l’incertezza delle previsioni e fornire un range delle più probabili indicazioni sulla variabilità del clima.

Le mie simulazioni coprono 20 anni nel passato, quindi da fine Novecento, e 20 anni nel futuro, fino a circa il 2080.

Quali sono le prospettive future del tuo lavoro?

Le informazioni raccolte dal progetto UKCP18 verranno usate per il Climate Change Risk Assessment del Regno Unito. Sapere come cambierà il clima in futuro è molto importante per potersi adattare alle variazioni: per esempio, se le precipitazioni orarie aumenteranno, bisogna considerare che i fiumi potrebbero esondare più frequentemente, che i tombini della città potrebbero non essere studiati per fenomeni così intensi, che il terreno non sarà in grado di assorbire tanta pioggia e si potranno verificare le cosiddette valanghe di acqua.

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