Java Climate Model: il sistema climatico a portata di click

Climalteranti presenta un’applicazione JAVA disponibile in rete in modalità download – installazione in locale o con diretta fruizione da internet. Il software è uno strumento semplice ma con notevoli potenzialità sia divulgative che analitiche, in grado di dare ad un utente interessato un’ampia disponibilità di informazioni sui cambiamenti climatici con l’ausilio di un’ottima rappresentazione grafica, numerosi riferimenti bibliografici e tecnici.

.Java Climate Model: il sistema climatico a portata di click

Fra i tanti aiuti che il World Wide Web offre a chi volesse approfondire la tematica climatica, uno dei più interessanti è il Java Climate Model un software che consente un’esplorazione a 360° del sistema climatico, con approfondimenti sugli aspetti emissivi, climatici, geografici, modellistici, chimico-fisici, economici, sociali e demografici. L’utilizzo del software porta ad affrontare molti dei dati e dei parametri utilizzati dai modelli climatici, nonché gli scenari emissivi, e fornisce i risultati sui principali output dei modelli come l’aumento delle concentrazioni di CO2, l’aumento della temperatura, l’innalzamento del livello del mare.
Nella versione 5 (JCM 5) l’autore del software, il ricercatore Ben Matthews, ha inserito direttamente nel programma le informazioni contenute nei rapporti IPCC, sia nel Third Assessment Report che nel più recente Fourth Assessment Report. Le applicazioni del software consentono di confrontare gli scenari SRES, ipotizzare modifiche del sistema climatico o stimare gli effetti della variazione delle emissioni di gas serra sui parametri climatici, tramite la visualizzazione di grafici interattivi e di dati tabellati, tutti referenziati e pubblicati dall’IPCC o ricavati tramite interpolazioni di questi ultimi.

Figura 1: schermata iniziale del software JCM 5

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Il Java Climate Model, versione 5 (JCM 5) è utilizzabile a diversi livelli di complessità e può essere utile all’utente non tecnico in cerca di informazioni sul clima come al ricercatore o al climatologo professionista: tra i vari menù a tendina in alto a sinistra, alla voce “View” si può infatti selezionare il “Complexity Level” preferito, avendo a disposizione i livelli “Beginner, Normal, Expert, Experimental”.
Nel menù “Documentation” vengono riportate le spiegazioni delle diverse funzionalità applicative del programma, gestibili dal menù di esplorazione riportato sulla sinistra dell’interfaccia grafica.
Nel modulo “Objectives and Scenarios” l’utente alle prime armi può approcciare ed eventualmente approfondire le caratteristiche dei diversi scenari SRES proposti dall’IPCC o selezionare un obiettivo di stabilizzazione dei principali parametri climatici (temperatura, concentrazione di CO2, forzante radiativa dei gas climalteranti e degli aerosols, emissioni di CO2) e valutarne le conseguenze su tutti gli altri ambiti contemplati nel software: le proiezioni economiche e demografiche (modulo “People and Economy”), le emissioni a livello settoriale e regionale (“Regional/Sectoral Emissions”), il cambiamento dell’uso del suolo e il suo impatto sul sistema climatico (“Land Use Change”), il ciclo del carbonio, la sua rappresentazione modellistica e l’importanza dell’interazione di questo con gli oceani (“Carbon Cycle, Sources and Sinks”), le emissioni, la chimica atmosferica, le concentrazioni, le forzanti radiative di tutti gli altri composti gassosi che influenzano il sistema climatico oltre alla CO2 e degli aerosols (“Other Gases and Aerosols”), la forzante radiativa e le conseguenze della sua variazione a livello globale e sull’aumento del livello del mare (“Global Forcing, Climate, and Sea Level”) ed infine la stima sperimentale degli impatti del cambiamento climatico a livello locale e il contributo delle diverse realtà regionali al riscaldamento globale (rispettivamente nei moduli “Regional Climate and Impacts” e “Attribution of Responsibility”).
L’utente più esperto o il “professionista del clima” potrà altresì “divertirsi” a creare diversi mondi paralleli (“Parallel Worlds”) confrontando molteplici proiezioni climatiche globali e locali associate alle più svariate variazioni parametriche, impostando il livello di complessità “Expert” o “Experimental”.

Figura 2 Mappa interattiva dei moduli disponibili sul software JCM5 (menù Tools/Interactions map)

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La carne al fuoco è davvero tanta ed anche l’utente che ha già dimestichezza col sistema clima e le tematiche e problematiche attinenti può rischiare di “perdersi” tra le decine di grafici e tabelle disponibili e le numerose variabili contemplate dal modello. Per evitare questo rischio e per consentire all’utente di “rompere il ghiaccio” in maniera rapida, di seguito si riporta una possibile “traccia operativa” di prima esplorazione del software con l’implementazione e l’analisi di alcuni tra gli aspetti più semplici e interessanti presenti nei diversi moduli al livello “Normal”.

• Apertura plot T da modulo Global Forcing…\Global Warming
  Apertura plot [CO2] da modulo Carbon Cycle…\Atmospheric CO2 conc
  Apertura plot EmixCO2 fossili da modulo Regional/Sectoral Emissions
  Per gli utenti meno esperti approfondimento del significato e delle caratteristiche dei parametri sopra citati al menù “Documentation”.
  Apertura in successione dei diversi scenari SRES (dal peggiore al migliore: A1F-A2-A1B-B2-A1T-B1 e illustrazione delle variazioni dei 3 parametri sopra citati (3 plots messi uno sopra l’altro)

  Valutazione variazione (visiva da grafici) degli altri parametri in funzione di:
  a)    stabilizzazione di T a +2°C, a 3 °C, a +4°C al 2100;
  b)     stabilizzazione di [CO2] a 450ppm, 500 ppm, 550 ppm al 2100
  con selezione scenario SRES B1 (più ottimista) nel modulo objective
  con selezione scenario SRES A1FI (più pessimista) nel modulo objective

• Chiusura di tutti i grafici tranne T.
  Apertura plot EmixCO2 globali da modulo Objectives and scenarios.
  Apertura plot Forzanti Radiative Principali da modulo Global Forcing…\Radiative Forcing
  Valutazione variazione (visiva da grafici) degli altri parametri in funzione di:
  c)    stabilizzazione di Emissioni di CO2 a 10-15-10 Gton di carbonio per anno al 2100;
  d)    stabilizzazione di forzante radiativi complessiva a 3-5-7 W/m^2 al 2100
  con selezione scenario SRES B1 (più ottimista) nel modulo objective
  con selezione scenario SRES A1FI (più pessimista) nel modulo objective

• Chiusura di tutti i grafici tranne T.Apertura plot [CO2] da modulo Carbon Cycle…\Atmospheric CO2 conc
  Apertura plot Aumento Livello Mare da modulo Global Forcing…\Sea Level Rise
  Apertura UDEB Model (Spiegazione) dal modulo Global Forcing….
  Per gli utenti meno esperti approfondimento del concetto di sensitività climatica al menù “Documentation”.
  Stabilizzazione di T a +3°C al 2100.
  Variazione del valore della sensitività climatica e riscontro visivo conseguente sui 3 plot aperti contemporaneamente (uno sopra l’altro) con valutazione della variazione dei parametri e del fitting osservato/calcolato.
  Stabilizzazione di [CO2] a 500 ppm al 2100.
  Variazione del valore della sensitività climatica e riscontro visivo conseguente sui 3 plot aperti contemporaneamente (uno sopra l’altro) con valutazione della variazione dei parametri e del fitting osservato/calcolato.

• Chiusura solo del plot Aumento Livello Mare (T e [CO2] aperti).Apertura plot Forzante Radiativa Solare e da Aerosol dal modulo Other Gases and Aerosols\Aerosols and Solar
  Variazione della Forzante solare e riscontro visivo conseguente sui 3 plot aperti contemporaneamente (uno sopra l’altro) con valutazione variazione dei parametri e del fitting osservato/calcolato.
  Inclusione ed esclusione del contributo dei vulcani e riscontro visivo conseguente sui 3 plot aperti contemporaneamente (uno sopra l’altro) con valutazione della variazione dei parametri e del fitting osservato/calcolato.
  Variazione della Forzante dei solfati e riscontro visivo conseguente sui 3 plot aperti contemporaneamente (uno sopra l’altro) con valutazione della variazione dei parametri e del fitting osservato/calcolato.

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Testo di Simone Casadei, con il contributo di Stefano Caserini