30.9.05

A difícil arte da modelização

Aqui há uns tempos, referindo-me à relação entre furacões e aquecimento global escrevi:
O que há neste momento são hipóteses e teorias, baseadas quer em relações estatísticas pouco significativas por falta de eventos, quer em modelos computacionais pouco fiáveis por falta de validação.


O Rui Curado Silva resolveu contestar essa minha afirmação com uma citação de um autor que se refere não à relação entre furacões e aquecimento global mas à própria existência do aquecimento global:

«However there is now strong evidence that significant global warming is occurring.».


Não sei se o Paulo Querido reparou neste pequeno detalhe quando elogiou o magnífico trabalho do Rui Curado Silva. Deve ter sido uma pequena distracção deste reputado avaliador de credibilidades.



Eu também disse, num outro post, referindo-me aos modelos utilizados para descrever o clima na Terra o seguinte:

a qualidade dos modelos não está garantida porque eles não se baseiam em princípios básicos da física consensuais mas em teorias simplificadas baseadas em dados empíricos.


O Rui Curado Silva contestou o meu post esvrevendo:


Daqui podemos extrair duas conclusões: 1) As 11 academias erram quando declaram que "understanding of climate change is now sufficiently clear"; 2) As maçãs não caem das árvores porque não existe consenso sobre as ondas gravitacionais e algumas "teorias" sobre a gravitação são simplificadas e baseadas em dados empíricos.


O ponto 1) não tem nada a ver porque uma coisa é o entendimento do clima, outra bem diferente é a fiabilidade dos modelos. Há muitos fenómenos que se entendem muito bem mas que, por limitações computacionais, não podem ser simulados com rigor (por exemplo, a turbulência ou a simulação molecular, Folding de Proteínas). Mais uma vez, o reputado Paulo Querido estava distraído.

Em relação ao ponto 2, o Paulo Querido deve ter ficado desconfiado (magnífico trabalho , mas este detalhe é suspeito - pensou) e confirmou as suas suspeitas depois de ler este comentário da Gabriela onde se pode ler:

«[Na modelização do clima] Ha empirismos, porque ha problemas de escala: ha fenomenos com uma escala inferior a menor escala de resolucao do modelo.»


Bingo!, pensou o Paulo Querido: os gajos têm que resolver as equações de Navier-Stokes e outras equações às derivadas parciais que descrevem o transporte e a conservação de momento, energia e massa. No entanto, essas equações não têm resolução analítica têm que ser resolvidas por métodos numéricos. Por isso, é necessário aproximar as equações por um método de discretização. Mas para isso é necessário usar uma malha cuja resolução é limitada pelo poder computacional disponível. Ora, todos os fenómenos biológicos, de reacção e de convecção que ocorrem a escalas abaixo dessa malha têm que ser modelizados por modelos simplificados que requerem dados empíricos. Só que estes dados empíricos dependem das condições locais em que o fenómeno ocorre (neste ponto do raciocínio, o Paulo Querido deve ter-se lembrado daquele gráfico da borboleta). Nada a ver com a gravitação de que fala o Rui Curado, portanto, porque no caso da Gravitação basta uma constante empírica universal.

Há apenas um pequeno detalhe em que nem o reputado Paulo Querido pensou. A Gabriela deixou cair uma afirmação que pode ser um tanto controversa:

«Mas isto [os modelos empíricos] é testado até à exaustão».


Isto a mim soa-me esquisito. É que, ainda recentemente, num daqueles artigos desactualizados que costumo ler, encontrei o seguinte:

An important question to be explored in this connection is whether the shutdowns of thermohaline circulation experienced by coupled ocean-atmosphere models when perturbed by excess greenhouse gases are valid predictors of what might happen in the real world. No one would deny that these models have deficiencies. For example, even though the magnitude of the model's Southern Ocean deep water formation is comparable to that for the real ocean, the models do not generate this deep water in the right place.
[...]

The failure of general circulation models to spontaneously reproduce the abrupt changes in temperature and rainfall pattern so clearly recorded in the geologic record for the last glaciation sends a strong message that these models are somehow deficient.


Como é bom de ver, há aqui um problema com os modelos. A questão que se coloca, e que só o grande avaliador de credibilidades pode resolver é a seguinte: a Gabriela tem razão e este artigo está desactualizado, ou os modelos continuam a não funcionar? Agradeço antecipadamente a resposta e desejo-lhe boa sorte para a sua comunicação.

PS - Ah, também encontrei isto:

There is considerable uncertainty as to exactly how anthropogenic global heating will affect the climate system, how long it will last, and how large the effects will be. Climate has varied naturally in the past, but today's circumstances are unique because of human influences on atmospheric composition. As we progress into the future, the magnitude of the present anthropogenic change will become overwhelmingly large compared to that of natural changes. In the absence of climate mitigation policies, the 90% probability interval for warming from 1990 to 2100 is 1.7° to 4.9°C (19). About half of this range is due to uncertainty in future emissions and about half is due to uncertainties in climate models (2, 19), especially in their sensitivity to forcings that are complicated by feedbacks, discussed below, and in their rate of heat uptake by the oceans (20).


Gabriela, não quer comentar?