Negli ultimi 40 anni, gli inverni della California sono diventati più secchi. Questo è un problema per le attività agricole della regione, dove gli agricoltori dipendono dalle piogge invernali per irrigare i loro raccolti. Determinare se la California continuerà a prosciugarsi o se la tendenza si invertirà, ha implicazioni per milioni di suoi residenti.

Ma finora, i modelli climatici che spiegano i cambiamenti nei gas serra e in altre attività umane hanno avuto difficoltà a riprodurre le tendenze all’essiccazione osservate in California. Quando i modelli climatici prevedono il futuro o simulano il passato, non possono accordarsi sulle tendenze a lungo termine delle precipitazioni. I ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) vogliono sapere perché questi risultati misti non sono molto utili per la pianificazione futura delle risorse idriche.

“Quando vediamo queste grandi incertezze nelle simulazioni e nelle proiezioni dei modelli, dobbiamo chiederci se i modelli sono pronti per la missione”, ha affermato Robbie Leung, collega di Patel e scienziato atmosferico del PNNL. “Una delle sfide per la modellazione della California è che i cicli naturali a lungo termine influenzano fortemente le precipitazioni”.

Questi cicli vanno da lunghi anni, come El Niño e La Niña, a lunghi decenni, come l’Oscillazione Interdecadale del Pacifico (IPO). Rappresentano la variazione naturale associata ai modelli di temperatura della superficie del mare nell’Oceano Pacifico e influenzano le precipitazioni invernali in California.

Ma quale ruolo giocano nel produrre incertezza nelle previsioni delle precipitazioni in California? Un grande, si scopre. I risultati di Leung e del team del PNNL mostrano che i cicli naturali sono responsabili di oltre il 70% dell’incertezza nelle simulazioni dei modelli delle tendenze delle precipitazioni negli ultimi 40 anni. Isolando gli effetti dei cicli naturali, gli scienziati possono concentrarsi sul miglioramento dei modelli per ridurre l’incertezza residua relativa al modo in cui i gas serra e altre attività umane influenzano il clima.

Effetto di gruppo

Con una maggiore potenza di calcolo, i ricercatori possono ora eseguire grandi serie di simulazioni chiamate simulazioni di grandi insiemi. Per produrlo, i ricercatori hanno eseguito modelli climatici da 40 a 100 volte con lievi variazioni nelle condizioni di partenza. Poiché tutto tranne le condizioni di partenza rimane lo stesso, questi gruppi forniscono una rappresentazione unica della diversità naturale. I centri di modellazione di tutto il mondo eseguono anche simulazioni che contribuiscono a più set di modelli. Questi rappresentano l’incertezza totale dovuta sia alla varianza normale che all’incertezza nel modello.

Leung e il suo team hanno analizzato tre simulazioni di massa generate da tre diversi modelli climatici e due insiemi multi-modello per due recenti generazioni di modelli climatici. Volevano identificare le fonti di incertezza nelle previsioni delle precipitazioni in California. Quello che hanno trovato li ha sorpresi.

Il team ha scoperto che i cicli climatici naturali sono stati responsabili di quasi il 70% dell’incertezza totale nelle simulazioni dei modelli delle tendenze delle precipitazioni in California negli ultimi 40 anni. Ciò lascia il 30 percento dell’incertezza su come i modelli rappresentino l’impatto umano sul clima.

“Sappiamo che i cicli naturali hanno un impatto significativo sul clima della California, ma non pensavamo che avrebbero dominato l’incertezza complessiva nelle simulazioni climatiche fino a questo punto”, ha affermato Leung. “Questo risultato mostra l’importanza di simulare grandi popolazioni per isolare l’influenza umana sul clima, che può essere piccola rispetto ai cicli naturali in alcune regioni”.

Cicli naturali contro influenze umane

Tra i cicli naturali che influenzano il clima della California, l’IPO è uno dei più importanti. Le loro fasi decennali aiutano a determinare se la California è in una tendenza alla bagnatura o all’essiccazione. I risultati del team indicano il suo ruolo primario nel prosciugare la California negli ultimi 40 anni.

Attualmente, i modelli climatici hanno capacità limitate nel prevedere la transizione tra le fasi di sottoscrizione, soprattutto tra decenni. Pertanto, le previsioni future delle precipitazioni in California hanno una grande incertezza a causa dei cicli IPO.

Quindi dove lasciano i cambiamenti causati dall’uomo, come il riscaldamento globale e un aumento dei gas serra? Svolgono ancora un ruolo importante nel plasmare il clima e il tempo in futuro. Poiché i gas serra continuano ad accumularsi nell’atmosfera e la grande capacità termica dell’oceano raggiunge l’aumento delle temperature, il riscaldamento ei suoi effetti diventeranno più pronunciati.

“L’asimmetria naturale, come un’IPO, è come il rumore di fondo”, ha detto Leung. “Sebbene questo rumore sia significativo, la risposta del clima all’aumento delle concentrazioni di gas serra è un segnale che cresce nel tempo. Concentrare i nostri sforzi sulla riduzione del disaccordo su questo segnale è impressionante, soprattutto se si guarda al lontano futuro”.

Comprendere come i fattori naturali ed esterni influenzano le precipitazioni in California aiuta i ricercatori a contestualizzare meglio le loro previsioni. Questa conoscenza aiuta i designer a spiegare perché i loro modelli non colgono nel segno nel simulare le tendenze osservate in passato. Gli scienziati possono quindi comunicare risultati più accurati alle persone che pianificano il futuro dell’acqua della California.