Verdade arrepiante: o ponto cego dos modelos do sistema terrestre nas emissões do permafrost

Os desafios e a complexidade do financiamento mantiveram os processos do permafrost fora dos modelos que informam as metas climáticas globais.

A forma como a ciência é financiada está dificultando os modelos do sistema terrestre e pode estar distorcendo importantes previsões climáticas, de acordo com um novo comentário publicado hoje (18 de janeiro) em Natureza Mudanças Climáticas pelo Woodwell Climate Research Center e uma equipe internacional de especialistas em modelos.

Emissões do Permafrost e Desafios de Modelagem

As emissões provenientes do degelo do permafrost, solo congelado no Norte que contém o dobro de carbono que a atmosfera e está a descongelar devido ao aquecimento climático causado pelo homem, são uma das maiores incertezas nas futuras projecções climáticas. Mas falta uma representação precisa da dinâmica do permafrost nos principais modelos que projetam as futuras emissões de carbono.

Apenas dois dos onze Modelos do Sistema Terrestre (ESMs) usados ​​no último relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) incluem o ciclo de carbono do permafrost, e aqueles que o fazem atualmente usam aproximações simplificadas que não capturam as formas totalmente dinâmicas. que o carbono do permafrost pode ser liberado na atmosfera à medida que o clima esquenta. Os processos que os investigadores observaram no terreno, como a forma como o degelo abrupto do permafrost pode criar lagoas e lagos e alterar a hidrologia da superfície, vão contra estas aproximações, mas têm grandes implicações para o carbono do permafrost e o seu potencial impacto no clima global.

A necessidade de uma modelagem climática precisa

“O que acontece ao carbono no permafrost é uma das maiores incógnitas sobre o nosso clima futuro”, disse Christina Schaedel, investigadora sénior do Woodwell Climate Research Center e principal autora do relatório. “Os modelos do sistema terrestre são essenciais para prever onde, como e quando esse carbono será liberado, mas as equipes de modelagem atualmente não têm os recursos necessários para representar o permafrost com precisão. Se quisermos previsões climáticas mais precisas, isso precisa mudar.”

Desafios no desenvolvimento e financiamento de modelos

Os Modelos do Sistema Terrestre, os programas conduzidos por supercomputadores que podem prever futuras emissões de carbono e dinâmicas climáticas, só podem prever os processos que representam. E à medida que os cientistas aprendem mais sobre as complexas interações físicas e biogeoquímicas que constituem o sistema terrestre, os ESMs têm crescido em complexidade, abrangendo cada vez mais processos. Na prática, isso significa anos de desenvolvimento de código altamente técnico, integração de dados observacionais e parametrização e teste do modelo.

Mas a maior parte do financiamento da investigação científica funciona num ciclo de financiamento de três anos e está estruturado em torno de projectos que abordam novas questões científicas. Este ciclo relativamente curto é um tempo muito curto para treinar desenvolvedores de modelos ou para concluir etapas importantes e complexas de desenvolvimento de modelos antes que as equipes sejam entregues, dizem os autores.

“À medida que esses sistemas de modelagem estão se tornando cada vez mais complexos, é difícil – e cada vez mais difícil – para um estudante de graduação ou pós-doutorado ‘alcançar a velocidade’ com rapidez suficiente para realmente compreender todo o escopo das necessidades de desenvolvimento do modelo e concluir um projeto de desenvolvimento. no cronograma típico de três anos de uma proposta”, disse David Lawrence, que co-lidera o Modelo de Sistemas Terrestres Comunitários no Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica.

“Infelizmente, isso deixa muitos projetos inacabados.” Lawrence, coautor do relatório, disse que embora as equipes de modelagem colaborativa com as quais ele trabalha estejam fazendo avanços na representação de processos complexos do permafrost, o financiamento limitado significa que “o ritmo em que as melhorias são ingeridas de volta à base de código central do CTSM é relativamente lento. ”

Apelo para aumento de financiamento e colaboração

“É necessário um financiamento substancial, da ordem de vários milhões de dólares por ESM, para fornecer a infra-estrutura necessária e o apoio necessário para o desenvolvimento do modelo”, escrevem os autores. Esse financiamento direcionado e desenvolvedores e programadores de software altamente qualificados, afirmam, podem ajudar a acelerar a melhoria do modelo que está em andamento.

“Nos últimos anos, a investigação no Ártico tornou-se muito colaborativa e complexa – os cientistas já não estudam apenas uma planta num local”, disse Schaedel. “E embora a necessidade de dados de longo prazo e de desenvolvimento de modelos complexos tenha se tornado cada vez mais evidente, a disponibilidade de financiamento não acompanhou. Gostaríamos de ver as oportunidades de financiamento corresponderem aos desafios climáticos que enfrentamos.”

“Nossa compreensão de como o permafrost está descongelando e emitindo carbono melhorou drasticamente nos últimos 15 anos”, disse Brendan Rogers, cientista associado do Woodwell Climate Research Center e co-líder do projeto Permafrost Pathways. “Financiar modelos do sistema terrestre para representar o degelo do permafrost garantiria que esses ganhos fossem realizados nos modelos e que metas climáticas críticas e orçamentos de carbono fossem baseados na melhor ciência que temos.”

Este comentário foi de autoria de cientistas do Woodwell Climate Research Center, do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do Instituto Max Planck de Meteorologia, do Met Office Hadley Center, da Universidade do Alasca Fairbanks e da Universidade do Norte do Arizona. Os autores receberam financiamento do Departamento de Energia e Caminhos do Permafrost dos EUA por meio do Projeto TED Audacious.