Εικονικοί τυφώνες μελετούνται από υπερυπολογιστές

Από σελίδα του NewScientist, 1 Οκτωβρίου 2003

Εικονικοί τυφώνες έχουν εμφανιστεί σε προσομοιώσεις στους υπολογιστές για το γήινο κλίμα για πρώτη φορά. Οι ισχυρές στροβιλώδεις θύελλες είναι ορατές στα πρώτα αποτελέσματα από τον Προσομοιωτή της Γης στην Yokohama της Ιαπωνίας - τον γρηγορότερο υπερυπολογιστή σε παγκόσμιο επίπεδο.

Τα αποτελέσματα, που παρουσιάστηκαν σε ένα εργαστήριο στο Κέιμπριτζ, είναι "πραγματικά πάρα πολύ εκπληκτικά" λέει η Julia Slingo, διευθύντρια του Κέντρου για την Παγκόσμια Ατμοσφαιρική Προσομοίωση στο Πανεπιστήμιο Reading στη Μεγάλη Βρετανίας.

Ενώ τα περισσότερα μοντέλα του κλίματος διαιρούν τη Γη σε μεγάλα τμήματα διαστάσεων εκατοντάδες χιλιομέτρων, ο ισχυρότατος Προσομοιωτής της Γης (Earth Simulator) μπορεί να τρέξει μοντέλα με τη Γη χωρισμένη σε πολύ μικρά τμήματα, όπως 10 km.  Αυτό σημαίνει ότι το παγκόσμιο μοντέλο μπορεί να συμπεριλάβει μικρής κλίμακας μετεωρολογικά φαινόμενα, όπως οι τροπικές καταιγίδες.

Οι ειδικοί στην πρόγνωση του καιρού χρησιμοποιούν ήδη τα υψηλής ανάλυσης μοντέλα του Προσομοιωτή, για να προβλέψουν με ποιο τρόπο θα εξελιχθούν οι τυφώνες, αλλά αυτοί οι τυφώνες μπορούν να παρατηρηθούν μόνο για λίγες ημέρες στο μέλλον. Η τεράστια υπολογιστική ισχύς του Προσομοιωτή της Γης σημαίνει ότι μπορεί να μιμηθεί κάποιες χρονιές του κλίματος, που είναι ζωτικής σημασίας για την πρόβλεψη της επίδρασης της παγκόσμιας θέρμανσης στον καιρό μας.

Παραδείγματος χάριν, με τους τυφώνες στα μοντέλα, οι επιστήμονες μπορούν να βρουν εάν αυτές οι τρομακτικές θύελλες θα γίνουν συχνότερες καθώς ζεσταίνεται ο πλανήτης. Τα ιστορικά στοιχεία δείχνουν ότι δεν υπάρχει καμία ανοδική τάση στον αριθμό των τυφώνων, αλλά μόνο τα μοντέλα κλίματος μπορούν να προβλέψουν το μέλλον.

Παρελθόν και μέλλον

Με περισσότερη υπολογιστική ισχύ, οι επιστήμονες μπορούν επίσης να συμπεριλάβουν περισσότερα στοιχεία του συστήματος του γήινου κλίματος, όπως τους ωκεανούς, την ατμόσφαιρα, τη χημεία τους και τον κύκλο του άνθρακα.

Αυτό θα πρέπει να καταστήσει τις προβλέψεις των μελλοντικών ανόδων της θερμοκρασίας περισσότερο αξιόπιστες. Ο Keiko Takahashi, που εργάζεται στο κέντρο του Προσομοιωτή της Γης, λέει ότι έχουν πραγματοποιήσει ήδη διάφορα πειράματα που βλέπουν 50 χρόνια μπροστά.

Άλλοι επιστήμονες στο εργαστήριο περιμένουν ανυπόμονα την ευκαιρία να χρησιμοποιήσουν τον Προσομοιωτή της Γης, που άνοιξε επίσημα το Μάρτιο του 2002. Ο Paul Valdes, ένας παλαιοντολόγος από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, είναι ένας από εκείνους που βρίσκεται στη λίστα αναμονής και θέλει να μελετήσει το παρελθόν, παρά το κλίμα του μέλλοντος.

"Θα κάνουμε το μοντέλο του συνόλου των τελευταίων 21.000 χρόνων", λέει ο Valdes. Και κατόπιν θα ο ίδιος θα συγκρίνει τα παραχθέντα υπολογιστικά δεδομένα με τα πραγματικά παγκόσμια δεδομένα από τους πυρήνες του πάγου, τους δακτυλίους των δέντρων και τους σταλακτίτες για να δει εάν ταιριάζουν με αυτά.

Τα αποτελέσματα του Προσομοιωτή της Γης παρουσιάστηκαν στη συνεδρίαση του Κέιμπριτζ και είναι μόνο η αρχή, συμφωνεί η Slingo. "Είναι όπως το τηλεσκόπιο Hubble - που το μαθαίνουμε σιγά-σιγά πώς να το χρησιμοποιούμε."

Οι Τυφώνες

Οι τυφώνες είναι μεγάλες ισχυρές καταιγίδες που περιστρέφονται γύρω από ένα κέντρο εξαιρετικά χαμηλής πίεσης. Γεννιούνται στην τροπική ζώνη με τη μετάδοση της θερμότητας των ζεστών νερών στα κατώτατα ατμοσφαιρικά στρώματα.

Ο θερμός αέρας ανέρχεται πολύ γρήγορα κι έτσι, η ατμοσφαιρική πίεση πάνω από την επιφάνεια του νερού πέφτει απότομα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την κίνηση του αέρα στη γύρω περιοχή προς το κέντρο και προς τα πάνω, δημιουργώντας έτσι τον τυφώνα. Οι παρατηρήσεις τους γίνεται από τους μετεωρολογικούς δορυφόρους.