Un nuovo metodo per la simulazione degli eventi climatici estremi.

Per studiare eventi e processi che non si possono analizzare con dati osservativi, i climatologi usano modelli numerici che simulano la dinamica dell'atmosfera, dell'oceano, dei ghiacci, e di tutti i processi fisico-chimici che determinano l'evoluzione del clima. Questi modelli sono estremamente complessi e vengono utilizzati ad esempio per fare gli esperimenti volti a determinare l'impatto delle emissioni di gas serra sul clima futuro. Effettuare simulazioni sufficientemente lunghe per studiare eventi rari ed estremi con questi modelli è spesso impossibile.

Applicando questo algoritmo al modello di clima PLASIM, sviluppato all'Università di Amburgo, è stato possibile calcolare la probabilità di onde di calore estreme sull'Europa con tempi di ritorno di centinaia di migliaia e milioni di anni, eventi che non avrebbero mai potuto essere osservati in una simulazione diretta. 

Si tratta di un primo importante passo per poter fornire un avanzamento metodologico che renda possibili studi finora ritenuti realisticamente non effettuabili. 

 

 

L'idea di base del metodo è di simulare un insieme di traiettorie del modello in parallelo, e attraverso operazioni di soppressione e clonazione delle traiettorie modificarne la statistica per osservare molto più frequentemente gli eventi estremi, al fine di calcolarne correttamente la probabilità. 

Questo approccio innovativo è stato reso possibile attraverso un lavoro interdisciplinare che ha richiesto di coniugare conoscenze di fisica dell'atmosfera e del clima a concetti sviluppati nel campo della fisica statistica (algoritmi di calcolo di eventi rari e teoria delle grandi deviazioni) e della matematica applicata (importance sampling). 

 

 

Questo avanzamento metodologico consente di immaginare nuovi progressi nello studio quantitativo degli estremi e della loro dinamica. I prossimi studi saranno volti all'applicazione del metodo ai modelli di clima più complessi, nella classe di quelli utilizzati ad esempio per effettuare gli scenari di cambiamento climatico contenuti dei report dell'International Panel on Climate Change (IPCC). Una migliore stima dei tempi di ritorno degli estremi sarà di interesse per governi e istituzioni per pianificare investimenti futuri. Si prevede inoltre una ricaduta importante nel settore delle assicurazioni e delle riassicurazioni per quanto riguarda la valutazione dell'impatto economico degli eventi estremi.