Un consortium composé de chercheurs de plus de dix pays, dont le Brésil, les États-Unis et certains pays européens, exécute des simulations du climat passé et futur en Amérique du Sud avec une résolution sans précédent. L'objectif est de créer un modèle de visualisation informatique qui représente plus précisément les processus hydroclimatiques qui se produisent dans la région pour aider les décideurs à mettre en œuvre des mesures plus efficaces pour s'adapter aux impacts du changement climatique.
Les travaux ont été présentés lors d'une table ronde sur le climat le 10 avril, lors de la FAPESP Week Illinois, à Chicago (États-Unis).
"Nous commençons maintenant à être capables de représenter correctement l'hydroclimat de l'Amérique du Sud aux échelles nécessaires", a déclaré Francina Dominguez, chercheuse au Centre national pour les applications du calcul intensif de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et coordinatrice du projet. .
Selon Dominguez, le climat en Amérique du Sud, comme dans toutes les régions du monde, est en train de changer. Des sécheresses accrues ont été enregistrées dans le sud de l'Amazonie, dans la région du Cerrado, dans le nord du Brésil et au Chili. Ce scénario a affecté les rendements agricoles, l'approvisionnement en eau des réservoirs, la production d'énergie hydroélectrique et des dizaines de millions de personnes dans les principales zones métropolitaines telles que São Paulo, Rio de Janeiro et Santiago du Chili.
Les glaciers andins, qui constituent une source d’eau importante, ont perdu 30 % de leur superficie sous les tropiques et jusqu’à 60 % dans le sud des Andes, soit le taux de perte de masse glaciaire le plus élevé au monde. En revanche, le sud-est de l'Amérique du Sud a connu une augmentation des précipitations annuelles et une intensification des fortes précipitations depuis le début du 20e siècle.
"L'Amérique du Sud est confrontée à deux forces gigantesques, à savoir le changement climatique et le changement d'affectation des terres, qui se sont produits non seulement dans la forêt amazonienne mais aussi dans d'autres régions de la région, comme le Chaco en Argentine. Nous sommes également confrontés à de très grands changements. sur le climat mondial et régional. À la suite de ces processus, nous avons observé que les extrêmes climatiques changent à travers le continent, mettant en danger la sécurité hydrique et alimentaire de millions de personnes", a déclaré Dominguez.
Les projections climatiques futures sont basées sur des modèles climatiques mondiaux (MCG). Bien qu'elles se soient considérablement améliorées au cours des dernières décennies, ces représentations conceptuelles du climat mondial sont incapables de capturer les détails de l'hydroclimat de l'Amérique du Sud et présentent des distorsions importantes, a noté le chercheur.
Une partie de ce problème est liée à la résolution spatiale grossière de ces modèles, dont l'espacement horizontal des grilles, qui représente les terres et les océans, est de l'ordre de plusieurs dizaines de kilomètres (km). En conséquence, ils sont incapables de représenter correctement les processus qui se produisent à des échelles plus petites et dans les régions montagneuses, tels que les pluies de secours (qui se produisent lorsque les nuages rencontrent des obstacles tels que des collines et des montagnes) et les chutes de neige qui s'accumulent sur les montagnes et les glaciers.
"Avec les GCM actuels, il n'est pas possible de voir des topographies complexes, et c'est un problème en Amérique du Sud, où se trouvent les Andes et d'autres régions présentant cette caractéristique", a déclaré Dominguez.
Les GCM ne parviennent pas non plus à représenter de manière réaliste les cyclones, les jets à basse altitude (la zone étroite de vents maximaux qui se produisent dans les premiers kilomètres de l'atmosphère) et les tempêtes provenant de systèmes de connexion organisés.
"Dans les régions du bassin de River Plate, ainsi qu'à São Paulo et dans d'autres grandes zones urbaines et agricoles d'Amérique du Sud, la convection organisée est l'un des mécanismes de précipitations les plus importants et n'est pas correctement représentée dans les modèles climatiques mondiaux", a déclaré Dominguez.
Sur la base de cette découverte, les chercheurs, par l'intermédiaire d'un consortium de recherche appelé South America Affinity Group, ont exécuté deux simulations informatiques d'un modèle de recherche et de prévision météorologiques (WRF) avec une haute résolution sans précédent et un espacement de grille de 4 km, représentant l'historique du continent. et le climat futur.
L’objectif est d’utiliser la simulation historique pour valider le modèle et mieux comprendre les caractéristiques hydroclimatiques du continent, et d’utiliser la simulation climatique future pour évaluer les changements susceptibles de se produire en Amérique du Sud sous un climat plus chaud. /P>
"Il s'agit d'un effort majeur impliquant plus de 100 scientifiques, dont beaucoup viennent du Brésil et la plupart de São Paulo", a déclaré Dominguez.
Selon Kelvin Droegemeier, professeur de sciences atmosphériques à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, des modèles incroyablement sophistiqués du système Terre ont été développés ces dernières années, représentant l'atmosphère, la glace, les océans et les cycles biogéochimiques, entre autres éléments.
Ces modèles nécessitent des ordinateurs très puissants pour une intégration à long terme. Le problème, cependant, est qu'elles ne peuvent atteindre qu'une petite fraction de la capacité maximale des machines actuelles.
"Les modèles actuels n'atteignent qu'entre 2 et 3 % d'une machine exascale [un type d'ordinateur hautes performances avec une capacité environ mille fois plus rapide que les supercalculateurs les plus puissants utilisés]. C'est comme si ces modèles étaient une Ferrari ou un Voiture de course de Formule 1 et ne pouvait rouler qu'à une vitesse de 25 kilomètres par heure", a comparé le chercheur.
De plus, les modèles présentent des problèmes de résolution et de physique et sont incapables de capturer des détails tels que les processus qui se déroulent dans des régions comme l'Amérique du Sud. "Ces modèles présentent de nombreux problèmes, mais la faute n'en vient pas à eux, mais aux systèmes sur lesquels ils fonctionnent", a expliqué Droegemeier.
Afin de faire progresser la capacité informatique permettant d'exécuter des modèles du système terrestre, l'université américaine organisera cette année une réunion internationale entre fin septembre et début octobre visant à développer un système informatique pour la science de pointe du système terrestre en matière de simulation et de projection du climat.
"L'objectif sera de discuter de l'emplacement des systèmes informatiques qui nous permettront d'exécuter ces modèles à très haute résolution mondiale. Nous avons des parties intéressées, telles que des fabricants de puces comme NVIDIA et Intel, qui souhaitent se joindre à la discussion", a déclaré le chercheur. .
L'université américaine développe également un projet visant à créer un centre national pour la prévision des événements extrêmes provoqués par le changement climatique et un autre sur la science de la prévision et ses applications, a annoncé Droegemeier.
Marcos Buckeridge, professeur à l'Université de São Paulo (USP), a également participé à la table ronde sur les études climatiques.
Fourni par FAPESP
