Conicet desarrolló actualización clave en uno de los modelos climáticos más usados del mundo

Un equipo internacional de científicos, en el que participaron investigadores del CONICET, desarrolló un módulo de actualización para el Community Earth System Model -versión 2- (CESM2), uno de los sistemas de modelado de código abierto más utilizados para estudiar el clima y la atmósfera a nivel mundial. La implementación amplía la capacidad del modelo al incorporar una representación detallada de los halógenos de vida corta (SLH, por sus siglas en inglés), un conjunto de compuestos químicos que contienen cloro, bromo y yodo. Estas sustancias participan en la química atmosférica e inciden en la composición de la atmósfera y en procesos relacionados con la calidad del aire y el clima.

La nueva versión, denominada CESM2-SLH, adapta e integra estudios realizados durante más de quince años de investigación sobre estos compuestos. Además, el trabajo incluye documentación técnica específica para ejecutar las distintas variantes del modelo, que ya fue liberado para uso de la comunidad científica internacional.

“CESM es un modelo del sistema terrestre que permite representar distintos componentes, como la atmósfera, el océano y la superficie de la Tierra, entre otros. Con esta actualización, incorporamos la química de los halógenos de vida corta, lo que amplía las capacidades del modelo para estudiar de qué manera estos compuestos modifican la capacidad oxidativa de la atmósfera y, como consecuencia, distintos procesos radiativos relacionados con la evolución del clima en nuestro planeta”, afirma Rafael Fernandez, investigador del CONICET en el Instituto Interdisciplinario de Ciencias Básicas (ICB, CONICET-UNCUYO) y uno de los líderes del trabajo.

La implementación contempla las fuentes de halógenos de vida corta, orgánicos e inorgánicos, tanto naturales como derivadas de la actividad humana. También incluye los procesos de reciclado de estas sustancias en fase gaseosa y los procesos heterogéneos sobre aerosoles, tanto en la troposfera como en la estratosfera. Además, contempla los mecanismos por los cuales se eliminan de la atmósfera.

Fernandez especifica que el objetivo principal de este proyecto, cuyo desarrollo, pruebas y revisión llevaron más de tres años, es contar con una herramienta validada que permita representar con mayor realismo cómo los SLH modifican la composición química de la atmósfera y cómo estos cambios pueden influir en procesos relacionados con la calidad del aire y el clima. Para lograrlo, fue necesario realizar numerosas simulaciones y pruebas de sensibilidad, así como ajustar y recalibrar distintos factores de escala, eficiencia de reciclado y acoplamiento con los restantes módulos del modelo.

“Mi trabajo estuvo centrado en el ajuste fino del modelo”, comenta Amelia Reynoso, becaria doctoral del CONICET en el ICB e integrante del equipo de investigación. “La química de halógenos implementada en versiones anteriores tuvo que adaptarse a la nueva arquitectura del modelo, por lo que fue necesario identificar qué diferencias, entre las distintas configuraciones, estaban afectando la representación de las fuentes y la fotoquímica. Para eso, realicé distintas pruebas y análisis de sensibilidad que permitieron identificar qué aspectos de la implementación necesitaban ser revisados y ajustados, con el objetivo de obtener una representación consistente para las distintas configuraciones posibles de CESM2”, explica.

Por otra parte, el equipo evaluó el desempeño del modelo mediante la comparación de resultados con mediciones experimentales realizadas en distintos puntos del planeta. “Una forma de diagnosticar si un modelo funciona correctamente es contrastar sus resultados con observaciones de campo realizadas previamente”, explica Orlando Tomazzeli, becario doctoral del CONICET en el ICB y otro de los coautores del estudio. El especialista, encargado de comparar los resultados del modelo con datos de campañas de observación (realizadas en barcos científicos o mediante ozonosondas), destaca que el modelo no reemplaza las mediciones, pero ayuda a identificar dónde y cuándo medir, y permite simular escenarios pasados o futuros. “La validación del modelo mediante mediciones reales permite confiar en sus proyecciones futuras. El trabajo combina procesamiento automatizado de datos con diferente resolución espacio-temporal y una fuerte colaboración científica que permite respaldar resultados”, agrega.

La actualización y liberación del código CESM2-SLH permitirá que grupos de investigación alrededor del mundo puedan replicar este desarrollo en otros modelos y aplicarlo en nuevos estudios sobre la evolución de la atmósfera y el clima. “El aporte de este trabajo es tanto científico como metodológico. No se limita a obtener un resultado particular, sino que pone a disposición de otros grupos una herramienta que podrán usar en futuras investigaciones”, concluye Fernandez.