p As previsões meteorológicas modernas e os estudos climáticos dependem fortemente de simulações de computador que implementam modelos físicos. Esses modelos precisam fazer previsões coesas em grande escala, mas também incluir detalhes em pequena escala o suficiente para serem relevantes e acionáveis. Dada a enorme complexidade física dos sistemas meteorológicos e do clima, simulação estocástica realista de eventos hidroambientais no espaço e no tempo, como chuva, é um desafio significativo. p Uma abordagem estatística é uma alternativa natural para descrever a enorme variabilidade dos sistemas meteorológicos e do clima. Os modelos estatísticos são mais fáceis de usar e não requerem recursos computacionais massivos e, portanto, fornecem aos cientistas e tomadores de decisão operacionais, ferramentas fáceis de usar para estudar problemas urgentes relacionados ao clima. Apesar disso, os modelos estatísticos freqüentemente fazem suposições simplificadoras.

p Embora essas suposições possam tornar a tarefa de modelagem mais tratável, eles também levam a divergências adicionais dos sistemas físicos que pretendem representar. Papalexiou et al. descrevem as melhorias na chamada estrutura da Solução de Modelagem Estocástica Completa (CoSMoS), que apresenta um aumento significativo na generalidade para uma ampla gama de simulações hidroambientais.

p Uma adição importante é o suporte para campos de velocidade com variação espacial. Esses campos de velocidade governam o movimento de pacotes de fluido, como ar ou água, em toda a região simulada. Esses gradientes são extremamente comuns na natureza; a expansão do ar à medida que aquece, por exemplo, cria um padrão de velocidade divergente externamente. De forma similar, a rotação de um furacão ou tornado requer um campo de velocidade que se curva no espaço.

p Os autores também descrevem o tratamento da anisotropia, em que as propriedades do processo físico podem variar não apenas com a distância de um ponto de referência, mas também com a direção. Ao combinar anisotropia com campos de velocidade espacialmente variáveis, uma simulação pode reproduzir fenômenos meteorológicos complexos, como tempestades ou a estrutura giratória e em espiral de um furacão.

p Depois de introduzir esses avanços, os autores demonstram seu potencial por meio de uma série de experimentos numéricos. Essas simulações ilustram a grande variedade de estruturas de fluidos e padrões de evolução que essa plataforma pode oferecer. No entanto, desafios permanecem, incluindo os altos custos computacionais de simulação de grandes estruturas em alta resolução e a necessidade de desenvolvimento de modelo adicional com o objetivo de simulações em escala global. p Esta história é republicada por cortesia de Eos, patrocinado pela American Geophysical Union. Leia a história original aqui.