Подстицање ових нових напора је успон техника машинског учења које су категорисане као вештачка интелигенција. Шнајдер се ослања на вештачку интелигенцију како би боље уградио ефекте облака у климатске моделе који користе физичке једначине да би видели шта је пред нама. Бретертон, забринут да ове једначине никада неће у потпуности обухватити понашање облака, развија нове АИ алате који могу предвидети будућност директно из података из стварног света, једва да се ослањају на физичке једначине.
Док се Шнајдер, Бретертон и други физичари разликују у свом приступу, деле осећај хитности. „Клима се брзо мења“, рекао је Бретертон. „Имати савршен модел за 100 година неће бити од користи за решавање климатске кризе.
Библиотека лажних облака
Ако човечанство настави да пуни атмосферу угљеником тренутном брзином, неке симулације предвиђају да ће у наредних 50-ак година клима бити на путу загревања за 2 степена Целзијуса. Други кажу 6. Прва могућност би довела до будућности појачаних временских непогода и повећане несташице хране и воде — опасне ситуације за многе заједнице, али на коју би глобално становништво могло да се прилагоди. Ова друга могућност би, међутим, могла довести до довољно катастрофе и глади да у потпуности дестабилизује људску цивилизацију. „Шест степени би било прилично застрашујуће“, рекао је Шнајдер.
Модерне климатске симулације објашњавају утицај атмосфере планете, њеног океана, њене земље, њеног леда и још много тога, при чему сваки модел рукује овим компонентама на свој начин. Али више од половине варијација између предвиђања долази од начина на који симулације третирају облаке. „Ако вам падне за неколико процената — 2 или 3% — облачности, добићете загревање које се разликује за неколико степени Целзијуса“, рекао је Георге Матхеоуфизичар који проучава облаке на Универзитету Конектикат.
Министарство енергетике је 2022. године задужило Фронтиер, тада најмоћнији суперкомпјутер на свету, да покрене нови водећи климатски модел. Модел је заснован на физици динамике флуида, како је израчуната помоћу скупа једначина названих Навиер-Стокес. Развој модела означио је, у извесном смислу, кулминацију шестодеценијског подухвата побољшања тачности климатских модела повећањем резолуције компјутерске симулације. Симулације су отишле од хиљада километара по пикселу, до стотина, до — у овом случају — три.
Али чак ни овај најсавременији модел није могао директно да објасни суптилне кумулативне ефекте облака, који могу да се простиру само метрима и да буду обликовани још ситнијим зефирима ваздуха. „Да бисте дошли до ниских облака, потребно вам је нешто око 100 милијарди пута више од рачунарске снаге коју имамо“, рекао је Шнајдер, „тако да се то неће десити током мог живота.“
У немогућности да директно додају облаке својим моделима, физичари су ефективно прибегли процени њиховог утицаја. Они додају додатне, нефизичке термине, зване параметри, Навиер-Стокесовим једначинама које индиректно обухватају ефекте облака. Ове алтернативне једначине су конструисане да произведу дигиталне атмосферске струје које се савијају и увијају на начин на који би правио облачан модел. У напорном процесу, истраживачи подешавају ове факторе док модели не произведу тачна предвиђања заснована на прошлим подацима.
Али подаци су неуједначени, па физичари такође дозвољавају својој интуицији да их води. На крају, тешко је знати да ли су параметри једног модела бољи од параметара другог. „Мораш мало да погодиш“, рекао је Матеу.
Потреба да се бирање параметара претвори из уметности у науку била је један од разлога зашто је Шнајдер основао Алијансу за климатско моделирање, ЦЛИМА, 2019. Надао се да ће аутоматизовати процес и учинити га мање субјективним тако што ће машине за обуку изабрати најбоље могуће параметре. Али да би то урадили, истраживачима би било потребно много више података о различитим врстама облака: калифорнијски облаци, облаци средњег Пацифика, зимски облаци, летњи облаци и тако даље.
Истраживачи попут Бретхертона могу себи приуштити да лете авионима кроз праве облаке само тако често. Тако се физичари облака окрећу следећој најбољој ствари: Навиер-Стокес симулацији која се зове симулација великих вртлога. „ЛЕС је најбољи модел који имамо за турбуленцију облака, за ограничено подручје и кратко време“, рекао је Зхаоии СхенЦЛИМА истраживач на Цалтецх-у.
Квака је у томе што генерисање ЛЕС-а такође није јефтино: потребно је огромну количину рачунарске снаге. Донедавно, рекао је Схен, истраживачи су произвели само неколико десетина висококвалитетних симулација облака – недовољно да дају физичарима свеобухватан увид у понашање облака, а свакако недовољно да науче машину како облаци раде. Дакле, пре неколико година, Шнајдер се обратио научницима у Гуглу за помоћ.
