Supercomputadores resolvem controvérsia sobre previsões climáticas

Seth Bell - iSGTW - 04/11/2009

A Camada Limite Atmosférica é a camada mais baixa da atmosfera, a parte na qual vivemos. Sua altura varia ao longo do dia, de algumas centenas de metros no início da manhã até um quilômetro ou mais no final da tarde, com relação ao nível do solo.
[Imagem: UCAR]

Camada Limite da Atmosfera

Os cientistas que tentam desenvolver modelos para a previsão do tempo, da qualidade do ar e das alterações do clima, sempre se depararam com um problema fundamental: a chamada Camada Limite Atmosférica (CLA).

A CLA é a camada mais baixa da atmosfera, a parte na qual vivemos. Sua altura varia ao longo do dia, de algumas centenas de metros no início da manhã até um quilômetro ou mais no final da tarde, com relação ao nível do solo.

A Camada Limite Atmosférica tem um grande número de Reynolds - uma medida da turbulência de um sistema - o que significa que o movimento do ar quente que sobe em seu interior é altamente turbulento.

Teorias controversas

Numa tentativa de superar a incerteza que a CLA insere nos modelos climáticos, pesquisadores holandeses, ingleses e norte-americanos se juntaram para construir um novo modelo do comportamento dessa camada vital. Para isso, eles utilizaram uma das maiores redes mundiais de supercomputadores, chamada DEISA (Distributed European Infrastructure for Supercomputing Applications), em um projeto batizado de Pinnacle.

Atualmente há várias teorias que tentam explicar o comportamento da CLA, muitas delas incompatíveis, conflitantes, ou simplesmente controversas. Isto resulta em previsões do tempo e do clima que diferem entre si, reduzindo a taxa de acerto e a credibilidade dos sistemas de previsão como um todo.

"A turbulência na camada limite atmosférica mistura elementos de calor, momento e bioquímicos que se originam na superfície ao longo de toda a camada. Qualquer imprecisão no cálculo da altura da CLA irá resultar em previsões falhas, por exemplo, da temperatura e das concentrações de poluentes," explica o Dr. Harm Jonker, da Universidade de Delft, na Holanda, e coordenador do projeto Pinnacle.

"Para resumir: se um modelo não consegue prever corretamente a altura da camada limite atmosférica, ele não pode fazer nada correto," diz Jonker.

Leis atmosféricas

Os primeiros cálculos feitos na rede de supercomputadores sugerem que as propriedades dos fluidos desempenham um papel muito mais importante na definição da altura da CLA do que qualquer modelo adotado até hoje supunha.

As simulações estão recriando os diferentes experimentos clássicos de laboratório que fundamentam as chamadas "leis da taxa de crescimento da CLA."

"Um dos resultados mais interessantes do projeto é que o experimento que historicamente tem tido mais influência nesse campo estava de fato certo - mas pelas razões erradas," conta Jonker.

"Nesse experimento, o fluido usado era água aquecida em um tanque. Em comparação com a atmosfera, o número de Reynolds era muito baixo; entretanto, em comparação com o fluido da atmosfera - o ar - a condutividade da água também era muito baixa. Nós descobrimos que esses dois elementos efetivamente cancelavam um ao outro, de forma que a lei correta do crescimento atmosférico emergia por uma grande coincidência," explica o pesquisador.

Os cálculos consumiram o equivalente a 1,9 milhão de CPUs/hora, algo muito além da capacidade de qualquer grupo individual de pesquisa, o que exigiu a criação do grupo internacional Pinnacle.