Projecte H2020 PRIMAVERA: Simulació climàtica basada en processos: Avenços en modelització d'alta resolució i avaluació europea de riscos climàtics
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2015 -2020
- Pressupost assignat 14.967.969,5 €
- Àmbit Europeo
- Comunitat Autònoma Cantabria; Cataluña
- Font principal de finançament Horitzó 2020
- Web del projecte https://www.primavera-h2020.eu/
En el context de l'exercici CMIP6, PRIMAVERA ha avançat a l'estat de l'art en la modelització del clima mundial, reduint l'espaiat de la quadrícula de les simulacions mundials a escala centenària de 100 km a 25 km; desenvolupar i aplicar noves parametritzacions físiques adequades per a una major resolució; Coordinant el funcionament de set models a 25 km, executats a diferents centres però tots pujant les dades a una plataforma d'anàlisi comuna. Molts d'aquests desenvolupaments ja s'estan fent servir en altres projectes nous i existents. PRIMAVERA ha desenvolupat encara més models de propera generació, en el rang de menys de 10 km tant a l'atmosfera com a l'oceà. Quatre grups van realitzar simulacions amb un oceà ric en remolins, els resultats inicials dels quals suggereixen el potencial de canvis significatius en el risc climàtic futur a Europa en comparació amb una resolució més baixa, a causa d'una millor representació del Corrent del Golf. Dos grups també van crear versions de 10 km i 5 km del seu model atmosfèric, que pot funcionar amb parametrització de convecció i sense.
Aquests es van incloure en el projecte DYAMOND, que inclou set models internacionals més amb una resolució inferior a 5 km, i es mostren prometedors per primera vegada a l'àrea de la intensitat i intensificació realistes dels ciclons tropicals. La capacitat de produir simulacions globals a escala centenària amb resolucions que abans només eren possibles amb la reducció d'escala regional ha permès a la nostra comunitat involucrar les parts interessades que tenen exposició local i global. Les dades es van utilitzar per a l'anàlisi de l'energia eòlica en un domini europeu ampli, de les inundacions degudes a precipitacions extremes en diverses conques europees, però també per permetre que els mateixos estudis, per a empreses amb interessos a l'estranger, es realitzin en altres regions.
Un conjunt de dades de tempestes de vent per a reassegurances i riscos de ciclons tropicals al Carib i al Golf de Mèxic, també va ser possible gràcies a la mostra excepcionalment gran proporcionada pel conjunt PRIMAVERA, juntament amb l'habilitat per reproduir, per exemple, la variabilitat interanual de TC i la ubicació de les trajectòries. Els processos que emergeixen en els models PRIMAVERA ja han començat a abordar el comportament “fora de trajectòria”, és a dir, els riscos climàtics que no estan representats en els models de tipus CMIP a causa de biaixos.
Un exemple destacat són els ciclons posttropicals, tempestes intenses de latituds mitjanes d'origen tropical, que poden impactar les costes de latituds mitjanes amb conseqüències significatives. La promesa d'una millor capacitat predictiva resultant de la simulació millorada de la interacció del flux mitjà de Foucault a la nova generació de models globals, probablement per sota dels 10 km, significa que les inversions que hem fet en l'avenç de models i anàlisis proporcionen una base sòlida per a futurs avenços.
PRIMAVERA va produir un nou disseny de simulació CMIP6, HighResMIP, va compartir les nostres dades i codi per a l'anàlisi conjunta en una plataforma comuna (JASMIN), i va publicar les dades a l'arxiu CMIP ESGF per a ús de la comunitat (al voltant de 12.000 anys de simulació, 1,7 PB, comparable a la totalitat de l'arxiu CM). Es van desenvolupar noves funcions (14) i es van integrar al paquet d'anàlisi de la comunitat ESMValTool. Desenvolupem nous components de models adequats per a una resolució més alta que es convertirà en estàndard en la propera generació de models climàtics: microfísica d'aerosols, barreja d'oceans, estanys de fosa de gel marí, física de la superfície terrestre, esquemes de física estocàstica. Desenvolupem una nova generació de models, utilitzant l'oceà ric en remolins i l'atmosfera de menys de 10 km (i més enllà a DYAMOND, amb una resolució de 5 km), i un model de malla no estructurada de gel marí i oceà FESOM. Fins ara hem publicat 91+ articles revisats per parells, amb 54+ enviats o en preparació.
Trobem canvis robusts en tot el conjunt de models múltiples per a una sèrie de processos climàtics importants, i diverses cadenes de mecanismes estaven millor representades a més resolució (per exemple, un Corrent del Golf millorat que influeix en el corrent en raig, la trajectòria de les tempestes i el bloqueig). Per a la nostra gamma de resolucions, l'oceà va proporcionar l'impacte més gran, i vam demostrar que alguns canvis amb la resolució del model podrien conduir a impactes que tenen implicacions per al canvi futur a Europa. Això suggereix que a les simulacions de resolució sense remolins, com les que s'utilitzen uniformement a CMIP6, els falten processos clau, cosa que pot tenir un impacte significatiu en les projeccions climàtiques i les avaluacions de riscos derivades.
A més dels articles revisats per parells produïts per a col·legues científics, hem contribuït i hem estat àmpliament citats a l'esborrany de l'informe AR6 de l'IPCC, on el CMIP6 HighResMIP és una de les noves i emocionants fonts d'informació que també s'està utilitzant a les avaluacions nacionals del canvi climàtic. Hem fet servir el nostre lloc web, la plataforma d'interfície d'usuari i el visor de dades associat, fulls informatius, seminaris web i mapes d'històries per interactuar amb els nostres usuaris finals i altres. Hem col·laborat activament amb altres projectes europeus, compartint dades, anàlisis i perspectives, amb diversos projectes nous basats en l'ús de les nostres dades, el codi o els models que hem desenvolupat.
Hem establert forts vincles amb moltes comunitats internacionals (per exemple, CLIVAR), i tenim anàlisis col·laboratives en curs amb molts altres grups (20-30 científics tenen accés a JASMIN) que abasten aspectes com els extrems climàtics, la modelització de tempestes i maror. Organitzem sessions, reunions públiques i esdeveniments paral·lels a les principals conferències. Durant PRIMAVERA s'han iniciat molts estudis de mestratge, doctorat i postdoctorat, que continuaran després del projecte. Hi haurà un llegat en el nombre de joves investigadors que s'han compromès amb el projecte i les trajectòries d'investigació del qual es veuran influenciades per ell. Per exemple, el 2019 es va fer una escola d'estiu de modelització climàtica.
L'objectiu general de PRIMAVERA era desenvolupar una nova generació de models climàtics globals d'alta resolució avançats i ben avaluats. Els experiments i lliurables de PRIMAVERA, inclòs CMIP6 HighResMIP, es van dissenyar per abordar algunes de les preguntes més urgents sobre el canvi climàtic regional, per tal de proporcionar als governs, les empreses i la societat informació fiable sobre el temps i el risc climàtic durant les properes dècades.
La nostra hipòtesi era que molts dels errors i biaixos de llarga data en els models actuals podrien reduir-se mitjançant l'ús de resolucions de models molt més altes (quadrícules més fines), de manera que els processos climàtics clau estiguin més ben representats i, per tant, les projeccions resultants siguin més fiables. PRIMAVERA ha assolit plenament els objectius de desenvolupament de models i simulació d'alta fidelitat. Els set grups de modelització van utilitzar el nostre disseny experimental comú, HighResMIP, perquè les nostres simulacions fossin comparables entre si i es poguessin distribuir a la comunitat climàtica en general.
En conseqüència, ara podem dir amb confiança i fermesa que l'augment de la resolució millora la simulació climàtica, ia través de les nostres anàlisis i publicacions, aquest missatge s'ha transmès clarament a l'esborrany de l'informe IE6 de l'IPCC. Els nostres desenvolupaments posteriors en el treball de Fronteres de la modelització del clima, fins a escales encara més fines, aplanen el camí per a projectes futurs, amb resultats inicials que també indiquen que les projeccions del canvi climàtic europeu poden haver estat subestimades en els models actuals.
PRIMAVERA també es va dissenyar per millorar la comunicació entre els científics del clima i la societat (des d'individus i empreses fins a l'assessorament en matèria de polítiques). Dissenyem aspectes del projecte juntament amb els usuaris finals (per exemple, empreses d'energies renovables i reassegurances) i proporcionem nous tipus d'informació i productes rellevants (11 empreses estan interessades en el nostre conjunt de dades de tempestes de vent, i la plataforma de la interfície d'usuari allotja visualitzacions accessibles i altres productes del nostre lloc web).
L'objectiu de PRIMAVERA és proporcionar models climàtics globals (GCM) d'alta resolució, nous, avançats i ben avaluats, capaços de simular i predir el clima regional amb una fidelitat sense precedents fins al 2050. Aquesta capacitat proporcionarà ciència climàtica innovadora i una nova generació de models avançats del sistema terrestre. S'identificaran els usuaris finals de cada sector, tant polítics com empresarials, i se'ls involucrarà individualment, amb retroalimentació iterativa, per garantir que la nova informació climàtica sigui personalitzada, pràctica i que enforteixi les decisions de gestió de riscos socials. Aquests objectius s'assoliran mitjançant el desenvolupament de GCM acoblats de set grups europeus, amb la resolució suficient per reproduir característiques meteorològiques i climàtiques realistes (mida de malla d'aproximadament 25 km), a més d'una parametrització millorada del procés. Una avaluació exhaustiva utilitzarà mètriques innovadores basades en processos i els conjunts de dades observacionals i de reanàlisi més recents.
El disseny experimental específic reduirà la dispersió entre models i produirà projeccions robustes i constituirà la contribució europea al Projecte d'Intercomparació de Models d'Alta Resolució CMIP6, liderat per PRIMAVERA. És la primera vegada que es faran servir GCM acoblats d'alta resolució sota un únic protocol experimental. La coordinació i la comprensió del procés subjacent augmentaran significativament la robustesa de les nostres troballes. Les nostres noves capacitats es faran servir per millorar la comprensió dels factors que impulsen la variabilitat i el canvi climàtic a Europa, incloent-hi els extrems, ja que aquests canvis regionals segueixen caracteritzant-se per una alta incertesa. També explorarem les fronteres de la modelització climàtica i la computació d'alt rendiment per produir simulacions amb menys dependència de les parametritzacions físiques. Aquestes resoldran explícitament processos clau com els remolins oceànics i inclouran noves parametritzacions estocàstiques per representar processos a escala subquadrícula. Aquestes simulacions de “frontera” aprofundiran la nostra comprensió de la robustesa de les projeccions climàtiques.
El clima és fonamental per a les nostres vides, des de l'alimentació, l'aigua i la salut fins al transport i l'economia. Atesa la realitat del canvi climàtic, és fonamental comprendre millor els processos climàtics mundials i com afecten el nostre temps i el clima, en el passat i en el futur. El projecte finançat amb fons europeus PRIMAVERA ha desenvolupat alguns models climàtics globals líders al món que, juntament amb anàlisis avançades, ens diuen més sobre els processos que han impulsat canvis en el temps i el clima en les darreres dècades i com es podrien desenvolupar en el futur. Una resolució més gran optimitza la gestió de riscos «Els nostres set grups de modelització van desenvolupar nous models globals amb més resolució (pensem en la mida de píxel d'una càmera, els nostres nous models tenen píxels de 25 km d'amplada, mentre que els models estàndard tenen píxels de més de 100 km) que podrien mostrar-nos més detalls, de manera que el més detalls, de manera que ens podríem mostrar més detalls, de manera món», explica Malcolm Roberts. Coordinador del projecte PRIMAVERA.
En modelar millor tant la gran escala, com el corrent en raig de latituds mitjanes, com les escales més petites, com els ciclons tropicals i les tempestes extremes, és possible quantificar millor el risc climàtic futur per a les persones i la infraestructura. A més a més del modelatge, l'equip va desenvolupar noves eines per analitzar els enormes volums de dades que produïen. Això els va permetre observar característiques meteorològiques i climàtiques específiques (per exemple, bloqueig quan l'alta pressió roman en un lloc i pot causar onades de calor a l'estiu o onades de fred a l'hivern) i si aquestes podrien canviar en el futur. Aquestes noves eines ajuden a optimitzar la presa de decisions del sector públic i privat i augmentar la capacitat de gestió dels riscos climàtics. Eina de visualització de PRIMAVERA Visor de dades ofereix una excel·lent il·lustració del que es pot aconseguir quan augmenta la resolució del model. Les noves simulacions climàtiques milloren la informació El Grup Intergovernamental d'Experts sobre el Canvi Climàtic (IPCC, per les sigles en anglès) Informes d'avaluació a 7 anys Proporcionar informació climàtica de més de 40 grups internacionals de modelització del clima.
Tot i això, a causa de la complexitat i el cost d'executar aquests models en grans superordinadors, el detall espacial (resolució) és menys que ideal, cosa que pot significar que no representen adequadament alguns fenòmens meteorològics i climàtics importants. PRIMAVERA va abordar això mitjançant el desenvolupament de nous experiments de simulació climàtica que serien assolibles amb els seus models significativament més cars que proporcionen informació sobre allò que els models estàndard podrien estar faltant. "D'aquesta manera, hem aconseguit elevar el llistó de la qualitat de la informació climàtica i hem produït consells útils tant en termes de política com per a alguns sectors de la indústria, com les energies renovables, les assegurances i les xarxes energètiques", diu Roberts. Com s'està beneficiant el sector de la reassegurança Les simulacions proporcionen nous coneixements sobre la millora dels models climàtics per produir projeccions més fiables dels canvis futurs. Els conjunts de dades del projecte (al voltant d'1,5 PB de dades, equivalents a unes 250.000 pel·lícules en alta definició) estan sent utilitzats per tota la comunitat científica del clima per a la investigació. L'equip del projecte va elaborar un catàleg d'esdeveniments de tempestes de vent a partir dels models que utilitzarà la indústria de reassegurances per avaluar els riscos a causa dels danys causats per les tempestes.
- MET OFFICE
- THE UNIVERSITY OF READING
- ADMINISTRATIA NATIONALA DE METEOROLOGIE R.A.
- UNIVERSITE CATHOLIQUE DE LOUVAIN
- DEUTSCHES KLIMARECHENZENTRUM GMBH
- UNIVERSITY OF LEEDS
- SVERIGES METEOROLOGISKA OCH HYDROLOGISKA INSTITUT
- ALFRED-WEGENER-INSTITUT HELMHOLTZ-ZENTRUM FUR POLAR- UND MEERESFORSCHUNG
- CENTRE EUROPEEN DE RECHERCHE ET DEFORMATION AVANCEE EN CALCUL SCIENTIFIQUE
- PREDICTIA INTELLIGENT DATA SOLUTIONS SL
- UNITED KINGDOM RESEARCH AND INNOVATION
- CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
- KONINKLIJK NEDERLANDS METEOROLOGISCH INSTITUUT-KNMI
- EUROPEAN CENTRE FOR MEDIUM-RANGE WEATHER FORECASTS
- THE CHANCELLOR, MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
- NATIONAL OCEANOGRAPHY CENTRE
- MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
- FONDAZIONE CENTRO EURO-MEDITERRANEOSUI CAMBIAMENTI CLIMATICI
- BARCELONA SUPERCOMPUTING CENTER CENTRO NACIONAL DE SUPERCOMPUTACION
- STOCKHOLMS UNIVERSITET
- Web del projecte (CORDIS)
- Fitxa del projecte CORDIS (pdf)
- Web de MET OFFICE
- Web de THE UNIVERSITY OF READING
- Web d'UNIVERSITE CATHOLIQUE DE LOUVAIN
- Web de DEUTSCHES KLIMARECHENZENTRUM GMBH
- Web d'UNIVERSITY OF LEEDS
- Web de SVERIGES METEOROLOGISKA OCH HYDROLOGISKA INSTITUT
- Web d'ALFRED-WEGENER-INSTITUT HELMHOLTZ-ZENTRUM FUR POLAR- UND MEERESFORSCHUNG
- Web de CENTRE EUROPEEN DE RECHERCHE ET DEFORMATION AVANCEE A CALCUL SCIENTIFIQUE
- Web de PREDICTIA INTELLIGENT DATA SOLUTIONS SL
- Web d'UNITED KINGDOM RESEARCH AND INNOVATION
- Web de CONSIGLIIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
- Web de KONINKLIJK NEDERLANDS METEOROLOGISCH INSTITUUT-KNMI
- Web d'EUROPEAN CENTRE FOR MEDIUM-RANGE WEATHER FORECASTS
- Web de THE CHANCELLOR, MÀSTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
- Web de MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
- Web de FONDAZIONE CENTRE EURO-MEDITERRANEOSUI CAMBIAMENTI CLIMATICI
- Web de BARCELONA SUPERCOMPUTING CENTER CENTRE NACIONAL DE SUPERCOMPUTACIÓ
- Web de STOCKHOLMS UNIVERSITET
 
 
 
 
        
   
                         
             
            