La modelización meteorológica y la modelización climática se acercan cuando hasta ahora iban por caminos separados
Los modelos de predicción meteorológicos y climáticos han ido por caminos separados, pero ahora un grupo de científicos tratan de unir sus trayectorias en un mismo núcleo.
El modelo ICON puede utilizarse para la predicción meteorológica, así como para predicciones climáticas y proyecciones a largo plazo. Sin embargo, hasta ahora, las diferentes aplicaciones se han desarrollado por separado. Una iniciativa que busca integrar ambas ha presentado sus primeros resultados en el Bulletin of the American Meteorological Society.
La modelización climática surgió en su día de la predicción numérica del tiempo. Desde entonces, meteorólogos e investigadores del clima han desarrollado modelos meteorológicos y climáticos de forma prácticamente independiente. Esto se debe a los diferentes requisitos de ambas aplicaciones: la predicción meteorológica requiere una alta resolución temporal y espacial, utiliza intensivamente el estado de la atmósfera al inicio de la predicción y puede ignorar procesos con efectos a largo plazo, como el transporte de calor en el océano.
Por el contrario, la investigación climática considera procesos a escalas temporales largas y utiliza información de los componentes más lentos del sistema climático, como el océano. Esto puede realizarse con una resolución espacial más burda.
El modelo meteorológico y climático ICON, desarrollado conjuntamente por el Instituto Max Planck de Meteorología (MPI-M), el Deutscher Wetterdienst (DWD) y otros socios durante aproximadamente 20 años, también está disponible en diferentes versiones, las llamadas configuraciones, según la aplicación.
Todos se basaban en el mismo núcleo dinámico, que incluye la malla del modelo, las ecuaciones fundamentales y los métodos matemáticos de solución. Sin embargo, la predicción meteorológica y la modelización climática han utilizado diferentes componentes atmosféricos y terrestres. Además, según la aplicación, se realizaron diferentes simplificaciones (parametrizaciones) para procesos que no estaban representados explícitamente.
Tiempo y clima en la misma modelización
Sin embargo, las cuestiones de investigación actuales, como las relativas a los impactos regionales del cambio climático antropogénico, exigen que la brecha entre la predicción meteorológica y la modelización climática se cierre gradualmente. Esto es posible gracias a las supercomputadoras modernas, que pueden calcular períodos de tiempo más largos con alta resolución espacial .
Un equipo de investigadores del MPI-M, el DWD y otros socios ha asumido esta tarea y está reuniendo lo que debe ir unido: los desarrollos de ICON para la predicción numérica del tiempo y las aplicaciones climáticas.
"Nuestro proyecto se ha beneficiado enormemente del hecho de que los componentes utilizan la misma estructura de modelo", afirma Wolfgang Müller, líder del grupo en MPI-M y autor principal del artículo recientemente publicado que presenta los primeros éxitos del proyecto.
Roland Potthast, jefe del Departamento de Análisis y Modelado Meteorológico del DWD, destaca la relevancia social del trabajo: «Estos avances nos permiten adoptar un enfoque integrado del tiempo y el clima, y ofrecer servicios bien coordinados que abarcan desde pronósticos meteorológicos de alta resolución hasta pronósticos climáticos estacionales y decenales».
Integración exitosa de diferentes componentes
El paso más importante fue acoplar el componente atmosférico ICON-NWP, previamente utilizado para la predicción meteorológica, con el componente oceánico ICON-O, esencial para la investigación climática. Además, los investigadores han desarrollado un concepto para unificar las diferentes parametrizaciones.
Lo mismo aplica a los métodos de asimilación de datos, un procedimiento comúnmente utilizado en la predicción meteorológica para inicializar o ajustar los estados del modelo utilizando datos observacionales. Esto ha dado como resultado una configuración del modelo para la predicción meteorológica global del DWD, en la que se acoplan la atmósfera y el océano, y una configuración para simulaciones climáticas (ICON XPP — Predicciones y Proyecciones Extendidas), que incorpora explícitamente los avances en la predicción meteorológica numérica.
Estos modelos son más similares que cualquier configuración anterior de ICON para el tiempo y el clima. Esto permite comparar los procesos meteorológicos y climáticos de forma más directa y precisa en las configuraciones.
ICON XPP permite, entre otras cosas, realizar simulaciones para el Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados, cuya séptima fase (CMIP7) ya está en marcha y se espera que entregue sus primeros resultados a principios de 2027.
Estos resultados se incluirán en el próximo informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Simultáneamente, ICON XPP se está utilizando para realizar novedosas simulaciones de alta resolución.
Los científicos trabajan en una resolución de modelo estándar para pronósticos meteorológicos, pero que aún no ha sido posible para estudios climáticos a largo plazo. Esto les permite explorar, por ejemplo, el papel de los remolinos oceánicos de pequeña escala en las variaciones meteorológicas y climáticas.
Referencia
Wolfgang A. Müller et al, ICON: Toward Vertically Integrated Model Configurations for Numerical Weather Prediction, Climate Predictions, and Projections, Bulletin of the American Meteorological Society (2025). DOI: 10.1175/BAMS-D-24-0042.1