Ciencia

Así camina el dióxido de carbono por la atmósfera

Un nuevo modelo de altísima resolución ejecutado por súper computadoras de la NASA da por primera vez a los científicos una impresionante demostración gráfica de cómo el CO2 que emite el hombre  se desplaza entre las partículas naturales por la atmósfera del globo. El “Nature Run” contribuirá a predecir  mejor el clima, pero también a deslindar responsabilidades: Norte y Sur son distintos, aunque el impacto termina siendo igual de negativo para todos (video con subtítulos en inglés).

Las columnas de CO2 se arremolinan y giran en la simulación de la NASA a medida que los vientos dispersan el gas de efecto invernadero lejos de sus fuentes. La simulación también ilustra las diferencias en los niveles de dióxido de carbono en los hemisferios Norte y Sur y los cambios en las concentraciones de co2 a nivel mundial por los ciclos de crecimiento de las plantas y de los árboles con el cambio con las estaciones.

Los científicos han hecho mediciones en tierra de CO2 durante décadas pero en julio la NASA lanzó el satélite en órbita del Observatorio de Dióxido de Carbono 2 (OCO-2) para hacer observaciones globales desde el espacio.

Esta simulación -producto de un nuevo modelo de computadora CON la más alta resolución jamás conseguida- es el primero en mostrar con tanto detalle cómo se mueve realmente el dióxido de carbono a través de la atmósfera.


Las emisiones en América del Norte.

“Si bien la presencia de dióxido de carbono tiene consecuencias globales dramáticas, es fascinante ver cómo las fuentes locales de emisión y los sistemas climáticos producen gradientes de su concentración en una escala muy regional”, dijo Bill Putman, científico principal del proyecto de Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

“Las simulaciones de este tipo, combinadas con datos de observaciones, ayudarán a mejorar nuestra comprensión de las emisiones humanas de dióxido de carbono y de los flujos naturales de todo el mundo”, añadió

La visualización de dióxido de carbono se produce por el modelo de computadora GEOS-5, creado por científicos de la Global Modeling and Assimilation Office del Goddard. En particular, la visualización es parte de una simulación llamada “Nature Run” (la naturaleza corre, en un juego de palabras con el verbo usado para los modelos de computadora).

Nature Run toma datos reales sobre las condiciones atmosféricas y la emisión de gases de efecto invernadero y de partículas naturales y artificiales. El modelo “corre” por su cuenta y simula el comportamiento natural de la atmósfera de la Tierra. Este video de Nature Run corresponde a la simulación hecha desde mayo 2005 hasta junio 2007.

Los científicos del Goddard llevan años perfeccionando una versión “beta” interna del programa y recién ahora lanzaron por primera vez ésta para la comunidad científica, en la conferencia de súper computadoras SC14, esta semana de noviembre, en Nueva Orleans.

“Estamos muy emocionados de compartir este conjunto revolucionario de datos con la comunidad de modelización y de asimilación de datos”, dijo Putman, “y esperamos que la amplitud de este producto y su resolución innovadora proporcione una plataforma para la investigación y el descubrimiento a través de la comunidad de las ciencias de la Tierra”.


En esta simulación para Asia, sobresalen dos cosas: las principales fuentes de emisiones de los países industrializados de Asia, y la barrera natural de la cordillera del Himalaya. Como las concentraciones de CO2 se arremolinan y se mueven hacia el este, la cordillera del Himalaya -en forma de media luna, justo al norte de la India- redirige los vientos (simulación febrero-marzo 2006).

En la primavera boreal de 2014, por primera vez en la historia moderna, el dióxido de carbono en la atmósfera -motor fundamental del calentamiento global- superó las 400 partes por millón (ppm) en la mayor parte del Hemisferio Norte. Antes de la Revolución Industrial, las concentraciones de dióxido de carbono eran de alrededor de 270 ppm. Las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera continúan aumentando, impulsadas principalmente por la quema de combustibles fósiles.

A pesar de la significación de dióxido de carbono, aún queda mucho por conocer acerca de las vías que se necesita de fuente de emisión a la atmósfera de carbono o embalses como los océanos y los bosques. En combinación con las observaciones por satélite, tales como los de la NASA OCO-2 recientemente lanzado, modelos informáticos ayudarán a los científicos a entender mejor los procesos que impulsan las concentraciones de dióxido de carbono.

El Nature Run también simula los vientos, las nubes, el vapor de agua y las partículas en el aire, como el polvo, el hollín, la sal del mar y las emisiones de la industria y de los volcanes.

La resolución del modelo es aproximadamente 64 veces mayor que la de los modelos climáticos globales conocidos hasta ahora. En la mayoría de los modelos utilizados para el largo plazo, las simulaciones del clima de alta resolución resuelven variables climáticas tales como temperaturas, presiones y vientos en grillas con áreas de unos 50 kilómetros de ancho. El Nature Run las resuelve en sólo 7 kilómetros de ancho.


Incendios en el sur de África (agosto-septiembre 2006).

La simulación del Nature Run fue ejecutada por el conjunto de súpercomputadoras el Center for Climate Simulation’s Discover en el Goddard Space Flight Center. La simulación produce casi cuatro petabytes (millones de miles de millones de bytes) de datos y requiere de 75 días de procesamiento.

Además de proporcionar una descripción visual llamativa de movimientos de un gas invisible como el dióxido de carbono, este tipo de simulación de alta-resolución ayudará a los científicos a proyectar mejor el clima futuro.Los ingenieros también pueden utilizar este modelo para probar nuevos conceptos de instrumentos por satélite para medir su utilidad. El modelo permite a los ingenieros construir y operar un instrumento “virtual” dentro de una computadora.

El uso de GEOS-5 en las pruebas conocidas como Sistema de Observación Experimentos de simulación (OSSE) permite a los científicos ver cómo los nuevos instrumentos de los satélites pueden ayudar predicciones meteorológicas y climáticas.

“Los investigadores tuvieron que depender hasta ahora de los modelos regionales para ofrecer este tipo de simulaciones de alta resolución. Nature Run ofrece una nueva fuente de experimentación en un contexto mundial amplio”, dijo Putman. “Esto proporcionará valor crítico para el diseño de instrumentos de los satélites que orbitan la Tierra”.

Fuente: NASA

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