H2020 PRIMAVERA Proiektua: Prozesuetan Oinarritutako Klima Simulazioa: Aurrerapenak Bereizmen Handiko Modelizazioan eta Europako Klima Arriskuen Ebaluazioan

Mota Proiektua
Egoera Bete
Exekuzioa 2015 -2020
Esleitutako Aurrekontua 14.967.969,5 €
Eremua Europeo
Autonomia-erkidegoa Cantabria; Cataluña
Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
Proiektuaren webgunea https://www.primavera-h2020.eu/

Azalpena

CMIP6 ariketaren testuinguruan, PRIMAVERAk klima globalaren modelizazioaren egoera aurreratu du mendeurreneko eskalako simulazio globalen sareta-tartea 100 km-tik 25 km-ra murriztuz; bereizmen handiagorako egokiak diren fisika-parametro berriak garatu eta aplikatuz; eta 25 km-ko zazpi modeloren funtzionamendua koordinatuz, zentro desberdinetan exekutatzen direnak, baina guztiek datuak analisi-plataforma komun batera igotzen dituztenak. Garapen horietako asko dagoeneko erabiltzen ari dira beste proiektu berri eta lehendik dauden batzuetan. PRIMAVERAk hurrengo belaunaldiko modeloak garatu ditu 10 km-tik beherako tartean, bai atmosferan bai ozeanoan. Lau taldek simulazioak egin zituzten zurrunbiloetan aberatsa den ozeano batekin, eta hasierako emaitzek iradokitzen dute etorkizuneko klima-arriskuan aldaketa nabarmenak gerta daitezkeela Europan, bereizmen txikiagoarekin alderatuta, Golkoko itsaslasterraren irudikapen hobea dela eta. Bi taldek beren atmosfera-ereduaren 10 km-ko eta 5 km-ko bertsioak ere sortu zituzten, konbekzio-parametroekin eta gabe exekutatu daitezkeenak.

Hauek DYAMOND proiektuan sartu ziren, eta proiektuak 5 km-tik beherako bereizmena duten beste zazpi nazioarteko eredu barne hartzen ditu, eta lehen aldiz itxaropentsuak dira zikloi tropikalen intentsitate eta areagotze errealistaren arloan. Mendeurreneko eskalako simulazio globalak ekoizteko gaitasunak, lehen eskualdeko eskala txikitzearekin bakarrik posible ziren bereizmenetan, gure komunitateari tokiko eta munduko esposizioa duten interesdunak inplikatzeko aukera eman dio. Datuak erabili ziren Europako eremu zabal bateko haize-energia aztertzeko, Europako hainbat arrotan prezipitazio handiek eragindako uholdeak aztertzeko, eta baita atzerriko interesak dituzten enpresentzat beste eskualde batzuetan azterketa berdinak egiteko aukera emateko ere.

PRIMAVERA multzoak emandako lagin izugarri handiari esker, Karibeko eta Mexikoko Golkoko berraseguru eta zikloi tropikalen arriskuei buruzko haize-ekaitzen datu-multzo bat ere posible izan zen, eta, gainera, TCren urte arteko aldakortasuna eta ibilbidearen kokapena erreproduzitzeko duen gaitasunari esker. PRIMAVERA ereduetan sortzen diren prozesuek dagoeneko hasi dira "ibilbidetik kanpoko" portaera jorratzen, hau da, CMIP motako ereduetan alborapenengatik irudikatzen ez diren klima-arriskuak.

Adibide nabarmena zikloi posttropikalak dira, jatorri tropikaleko latitude ertaineko ekaitz biziak, latitude ertaineko kostaldeetan ondorio esanguratsuak izan ditzaketenak. Mundu mailako eredu berrien belaunaldian zurrunbilo-fluxuen arteko elkarrekintzaren simulazio hobetuak dakarren aurreikuspen-gaitasun hobea lortzeko promesak, ziurrenik 10 km-ra arte, esan nahi du ereduak eta analisiak aurreratzeko egin ditugun inbertsioek oinarri sendoa eskaintzen dutela etorkizuneko aurrerapenerako.

Jardueren deskribapena

PRIMAVERAk CMIP6 simulazio diseinu berri bat sortu zuen, HighResMIP, gure datuak eta kodea partekatu zituen plataforma komun batean (JASMIN) analisi bateraturako, eta datuak CMIP ESGF artxiboan argitaratu zituen komunitatearen erabilerarako (12.000 simulazio urte inguru, 1,7 PB, CMIP5 artxibo osoaren parekoa). Funtzio berriak (14) garatu eta ESMValTool komunitatearen analisi paketean integratu ziren. Bereizmen handiagorako egokiak diren modelo osagai berriak garatu genituen, hurrengo klima modeloen belaunaldian estandar bihurtuko direnak: aerosolen mikrofisika, ozeanoen nahasketa, itsas izotzaren urtze putzuak, lur gainazaleko fisika, fisika estokastikoaren eskemak. Modelo belaunaldi berri bat garatu genuen, zurrunbiloetan aberatsa den ozeanoa eta 10 km-tik beherako atmosfera (eta haratago DYAMOND-en, 5 km-ko bereizmenean) eta itsas izotz eta ozeano sare egituratu gabeko FESOM modeloa erabiliz. Gaur arte, 91 artikulu baino gehiago argitaratu ditugu parekideek berrikusi dituztenak, eta horietatik 54 baino gehiago aurkeztu edo prestatzen ari dira.

Klima-prozesu garrantzitsu askotarako aldaketa sendoak aurkitu ditugu eredu anitzeko multzoan, hainbat kate mekanistiko hobeto ordezkatuta bereizmen handiagoetan (adibidez, Golkoko itsaslasterraren areagotutako eragina jet stream-ean, ekaitzen ibilbideetan eta blokeoetan). Gure bereizmen-tartean, ozeanoak izan zuen eragin handiena, eta erakutsi dugu ereduaren bereizmenarekin izandako aldaketa batzuek Europako etorkizuneko klima-aldaketan ondorioak izan ditzaketela. Horrek iradokitzen du zurrunbilorik gabeko simulazioek, hala nola CMIP6-n uniformeki erabiltzen direnek, prozesu gakoak falta dituztela, eta horrek eragin handia izan dezakeela ondoriozko klima-proiekzioetan eta arriskuen ebaluazioetan.

Zientzialarientzako sortutako parekideek berrikusitako artikuluez gain, IPCCren AR6 zirriborro txostenean lagundu dugu eta askotan aipatu gaituzte, non CMIP6 HighResMIP klima-aldaketaren ebaluazio nazionaletan ere erabiltzen den informazio-iturri berri zirraragarrienetako bat den. Gure webgunea, erabiltzaile-interfazearen plataforma eta lotutako datu-ikuslea, informazio-orriak, webinarrak eta istorio-mapak erabili ditugu gure azken erabiltzaileekin eta beste batzuekin harremanetan jartzeko. Aktiboki lankidetzan aritu gara beste Europako proiektu batzuekin, datuak, analisiak eta ikuspegiak partekatuz, gure datuen, kodearen edo garatu ditugun ereduen erabileran oinarritutako hainbat proiektu berrirekin.

Nazioarteko komunitate askorekin lotura sendoak ezarri ditugu (adibidez, CLIVAR) eta beste hainbat talderekin (20-30 zientzialarik dute JASMINerako sarbidea) etengabeko analisi kolaboratiboak ditugu, klima-muturrak, ekaitzen eta ekaitz-boladen modelizazioa bezalako alderdiak landuz. Saioak, bilera publikoak eta alboko ekitaldiak antolatzen ditugu konferentzia nagusietan. PRIMAVERAren zehar, master, doktorego eta doktorego ondoko ikasketa asko hasi dira, eta proiektuaren ondoren jarraituko dute. Ondarea egongo da proiektuan parte hartu duten eta haien ikerketa-ibilbideetan eragina izango duten ikertzaile gazteen kopuruan. Adibidez, klima-modelizaziorako udako eskola bat egin zen 2019an.

Testuinguruko deskribapena

PRIMAVERAren helburu nagusia klima-eredu global aurreratu eta ondo ebaluatuen belaunaldi berri bat garatzea zen, bereizmen handikoak. PRIMAVERAren esperimentuak eta emaitzak, CMIP6 HighResMIP barne, eskualdeko klima-aldaketari buruzko galdera larrienetako batzuei erantzuteko diseinatu ziren, gobernuei, enpresei eta gizarteari datozen hamarkadetako eguraldiari eta klima-arriskuari buruzko informazio fidagarria emateko.

Gure hipotesia zen egungo ereduetan dauden errore eta alborapen asko murriztu zitezkeela eredu-bereizmen askoz handiagoak (sare finagoak) erabiliz, klima-prozesu nagusiak hobeto irudikatuz eta ondoriozko proiekzioak fidagarriagoak izan daitezen. PRIMAVERAk erabat lortu ditu ereduak garatzeko eta simulatzeko fideltasun handiko helburuak. Zazpi eredu-taldeek gure diseinu esperimental komuna erabili zuten, HighResMIP, gure simulazioak elkarren artean konparagarriak izan zitezen eta klima-komunitate zabalagoari banatu ahal izateko.

Ondorioz, orain konfiantzaz eta irmo esan dezakegu bereizmen handiagoak klima-simulazioa hobetzen duela, eta gure analisi eta argitalpenen bidez, mezu hori argi eta garbi helarazi da IPCCren AR6 txosten zirriborroan. "Klima Modelatzearen Mugak" lanean egindako garapen gehiagok, eskala are zehatzagoetaraino, etorkizuneko proiektuetarako bidea zabaltzen dute, hasierako emaitzek ere adierazten baitute Europako klima-aldaketaren proiekzioak gutxietsi egin daitezkeela egungo ereduetan.

PRIMAVERA klima-zientzialarien eta gizartearen arteko komunikazioa hobetzeko ere diseinatu zen (banakoetatik eta enpresetatik hasi eta aholkulari politikoetaraino). Proiektuaren alderdiak azken erabiltzaileekin batera diseinatu genituen (adibidez, energia berriztagarrien eta berraseguru-enpresekin) eta haientzat garrantzitsuak diren informazio eta produktu mota berriak eman genituen (11 enpresa daude interesatuta gure haize-ekaitzen datu-multzoan, eta erabiltzaile-interfazearen plataformak gure webguneko bistaratze eskuragarriak eta beste produktu batzuk ostatatzen ditu).

Helburuak

PRIMAVERAren helburua bereizmen handiko Klima Eredu Globalak (GCM) berritzaileak, aurreratuak eta ondo ebaluatuak eskaintzea da, eskualdeko klima 2050era arte fideltasun paregabearekin simulatu eta aurreikusteko gai direnak. Gaitasun honek klima-zientzia berritzailea eta Lurraren sistemaren eredu aurreratuen belaunaldi berri bat eskainiko ditu. Sektore bakoitzeko azken erabiltzaileak, bai politikoak bai enpresa-eremukoak, identifikatu eta banan-banan inplikatuko dira, feedback iteratiboarekin, klima-informazio berria egokitua, praktikoa eta gizarte-arriskuen kudeaketako erabakiak indartzen dituela ziurtatzeko. Helburu horiek zazpi Europako klusterretatik akoplatutako GCMak garatuz lortuko dira, eguraldiaren eta klimaren ezaugarri errealistak erreproduzitzeko bereizmen nahikoa dutenak (25 km-ko sare-tamaina gutxi gorabehera), prozesuen parametrizazioa hobetuz. Ebaluazio integral batek prozesuetan oinarritutako metrika berritzaileak eta behaketa- eta beranalisi-datu-multzo berrienak erabiliko ditu.

Esperimentu-diseinu dedikatu honek modeloen arteko sakabanaketa murriztuko du eta proiekzio sendoak sortuko ditu, PRIMAVERAk zuzendutako Bereizmen Handiko Modeloen Elkarkonparazio Proiekturako (CMIP6) Europako ekarpena osatuz. Hau da lehen aldia bereizmen handiko GCM akoplatuak protokolo esperimental bakar baten pean erabiliko direla. Oinarrizko prozesuen koordinazioak eta ulermenak nabarmen handituko du gure aurkikuntzen sendotasuna. Gure gaitasun berriak erabiliko dira Europako klima-aldakortasunaren eta -aldaketaren eragileen ulermena hobetzeko, muturrekoak barne, eskualde-aldaketa horiek ziurgabetasun handia baitute oraindik ere. Klima-modelizazioaren eta errendimendu handiko konputazioaren mugak ere aztertuko ditugu, parametrizazio fisikoetan gutxiago oinarritzen diren simulazioak sortzeko. Hauek esplizituki ebatziko dituzte ozeano-zurrunbiloak bezalako prozesu gakoak eta parametrizazio estokastiko berriak sartuko dituzte sare-eskalako prozesuak irudikatzeko. "Mugako" simulazio hauek klima-proiekzioen sendotasunaren ulermena sakonduko dute.

Results

Klima funtsezkoa da gure bizitzetarako, janaritik, uretatik eta osasunetik hasi eta garraiora eta ekonomiara arte. Klima-aldaketaren errealitatea kontuan hartuta, ezinbestekoa da hobeto ulertzea klima-prozesu globalak eta nola eragiten duten gure eguraldian eta kliman, bai iraganean bai etorkizunean. EBk finantzatutako PRIMAVERA proiektuak mundu mailako klima-eredu global batzuk garatu ditu, eta horiek, analisi aurreratuekin batera, azken hamarkadetan eguraldiaren eta klimaren aldaketak eragin dituzten prozesuei eta etorkizunean nola gerta daitezkeen gehiago esaten digute. Bereizmen handiagoak arriskuen kudeaketa optimizatzen du. "Gure zazpi modelizazio-taldeek bereizmen handiagoko eredu global berriak garatu dituzte (pentsa ezazu kamera baten pixel-tamaina; gure eredu berriek 25 km-ko zabalerako pixelak dituzte, eta eredu estandarrek 100 km-tik gorako pixelak dituzte), xehetasun gehiago erakuts diezaguketenak, eta horrela hobeto irudikatu ahal izango ditugu Europako eta mundu osoko eguraldia eta klima", azaldu du Malcolm Robertsek, PRIMAVERA proiektuaren koordinatzaileak.

Eskala handiak, hala nola latitude ertaineko jet stream-a, eta eskala txikiagoak, hala nola zikloi tropikalak eta ekaitz muturrekoak, hobeto modelatuz, posible da etorkizunean pertsonentzat eta azpiegiturentzat etorkizuneko klima-arriskua hobeto kuantifikatzea. Modelatzeaz gain, taldeak tresna berriak garatu zituen sortutako datu-bolumen handiak aztertzeko. Horri esker, eguraldiaren eta klima-ezaugarri espezifikoak behatu ahal izan zituzten (adibidez, blokeatzea, presio altua leku batean geratzen denean eta udan bero-boladak edo neguan hotz-boladak eragin ditzakeenean) eta etorkizunean horiek alda daitezkeen ala ez. Tresna berri hauek sektore publikoaren eta pribatuaren erabakiak optimizatzen eta klima-arriskuen kudeaketa-gaitasuna handitzen laguntzen dute. PRIMAVERAren Data Viewer bistaratze-tresnak adibide bikaina eskaintzen du ereduaren bereizmena handitzen denean zer lor daitekeen. Klima-simulazio berriek informazioa hobetzen dute. Klima Aldaketari buruzko Gobernu Arteko Taldearen (IPCC) 7 Urteko Ebaluazio Txostenek 40 klima-modeling nazioarteko talde baino gehiagoren klima-informazioa ematen dute.

Hala ere, modelo hauek superordenagailu handietan exekutatzearen konplexutasuna eta kostua direla eta, xehetasun espaziala (bereizmena) ez da oso aproposa, eta horrek esan nahi du eguraldi eta klima fenomeno garrantzitsu batzuk behar bezala irudikatzea ezinezkoa dela. PRIMAVERAk arazo hau konpondu zuen klima simulazio esperimentu berriak garatuz, bere modelo askoz garestiagoekin lor litezkeenak eta zein modelo estandar falta izan daitezkeen jakiteko aukera emango luketenak. "Modu honetan, klima informazioaren kalitatearen maila igotzea lortu dugu eta aholku erabilgarriak eman ditugu bai politika aldetik bai industria sektore batzuetarako, hala nola energia berriztagarrietarako, aseguruetarako eta energia sareetarako", dio Robertsek. Nola ari den berraseguru sektoreak onura ateratzen Simulazioek ikuspegi berriak eskaintzen dituzte klima modeloak hobetzeko, etorkizuneko aldaketen proiekzio fidagarriagoak egiteko. Proiektuaren datu multzoak (1,5 PB datu inguru, 250.000 definizio handiko film ingururen baliokidea) klima zientziaren komunitate osoan erabiltzen ari dira ikerketarako. Proiektu taldeak haize-ekaitz gertaeren katalogo bat garatu zuen, berraseguru industriak ekaitzen kalteen ondoriozko arriskuak ebaluatzeko erabiliko dituen modeloetan oinarrituta.

Koordinatzaileak