Mithilfe neuer Rechenansätze haben Forscher globale Modelle erstellt, die darauf hindeuten, dass die Erde bald endgültig einen wolkenlosen Himmel haben könnte. Wissenschaftler, die sich mit globalen Klimamodellen befassen, haben seit langem Schwierigkeiten, genaue Vorhersagen zu treffen, da bei der Berücksichtigung von Wolken Unsicherheit und Instabilität auftreten. Neue Forschungen mit dem Supercomputer Frontera haben jedoch versucht, Wolken besser in globale Modelle zu integrieren und so genauere Vorhersagen zu treffen.
Michael Pritchard, Professor für Erdsystemwissenschaften an der UC Irvine, betonte die Unsicherheit bei der Vorhersage von Wolken.
Er sagte: „Niedrige Wolken könnten austrocknen und wie die Eisschilde schrumpfen.
„Oder sie könnten dicker und reflektierender werden.
„Wenn Sie zwei verschiedene Klimamodelle fragen, wie die Zukunft aussehen wird, wenn wir viel mehr CO2 hinzufügen, erhalten Sie zwei sehr unterschiedliche Antworten.
„Und der Hauptgrund dafür ist die Art und Weise, wie Wolken in Klimamodelle einbezogen werden.“
Die fortschrittlichsten globalen Klimamodelle der Welt haben sich bisher schwer getan, sich einer globalen Auflösung von 4 Kilometern zu nähern.
Prof. Pritchard schlägt vor, dass Modelle, um genau zu sein, eine Auflösung von mindestens 100 Metern benötigen, um die feinskaligen turbulenten Wirbel zu erfassen, die flache Wolkensysteme bilden – 40-mal höher aufgelöst in jede Richtung.
Während dies Jahrzehnte dauern könnte, entwickeln Prof. Pritchard und sein Forscherteam ein Modell, indem sie es in zwei Teile zerlegen, wobei der erste ein grobkörniges Planetenmodell mit niedrigerer Auflösung (100 km) und der zweite aus vielen kleinen Flecken mit 100 besteht bis 200 Meter Auflösung.
Diese beiden Simulationen laufen dann unabhängig voneinander und tauschen alle halbe Stunde Daten aus, um sicherzustellen, dass keine Anomalien gefunden werden und die Simulation auf Kurs bleibt.
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Diese neue Technik kann die physikalischen Prozesse und turbulenten Wirbel, die an der Wolkenbildung beteiligt sind, ohne unerwünschte Nebenwirkungen erfassen.
Über die Ergebnisse dieser Bemühungen berichtete sein Team im April 2022 im Journal of Advances in Modeling Earth Systems.
Prof. Pritchard sagte: „Das Modell umgeht das schwierigste Problem – die Modellierung des gesamten Planeten.
„Es hat Tausende von kleinen Mikromodellen, die Dinge wie realistische flache Wolkenformationen erfassen, die nur in sehr hoher Auflösung entstehen.“
Mark Taylor, Chief Computational Scientist für das Energy Exascale Earth System Model (E3SM)-Projekt des DOE und Forschungswissenschaftler bei den Sandia National Laboratories, sagte: „Der Multiscale Modeling Framework-Ansatz ist auch ideal für die kommenden GPU-basierten Exascale-Computer des DOE.
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