Cientista brasileiro cria metodologia para democratizar pesquisas que envolvem modelos atmosféricos globais 

A pesquisa classificada em segundo lugar na categoria Mestre e Doutor da 31ª edição do Prêmio Jovem Cientista criou uma metodologia para facilitar estudos que exigem o uso de Modelos de Circulação Geral da Atmosfera (GCMs). O autor do trabalho, Luíz Fernando Esser, 33 anos, biólogo e pós-doutorando em mudanças climáticas no projeto Novas Abordagens de Pesquisa e Inovação, do Governo do Paraná, desenvolveu um algoritmo para tornar mais acessível a utilização de métodos de alta precisão em projeções climáticas.

Um modelo climático é uma simulação feita por computador que calcula diferentes propriedades do clima, como temperatura atmosférica, pressão, ventos e umidade. Esses modelos ajudam os cientistas a testarem sua compreensão sobre o sistema e a prever possíveis mudanças no clima no futuro.

Baseada na linguagem de programação R, que é gratuita e trabalha com grandes volumes de dados, a pesquisa “chooseGCM: um kit de ferramentas para selecionar Modelos de Circulação Geral no R” traz contribuições para quem desenvolve pesquisas nesse campo. Estudos sobre mudanças climáticas realizam projeções em cenários futuros. Para basear essas projeções, é preciso escolher um conjunto de GCMs. Então, um dos principais desafios para quem trabalha com pesquisa sobre a atmosfera é justamente fazer a seleção dos GCMs para alcançar a maior precisão possível nos resultados. O trabalho auxilia os pesquisadores a fazerem essa seleção.

Segundo o pesquisador, seu trabalho busca resolver o impasse sobre a falta de consenso na escolha dos modelos, porque não há uma metodologia para orientar a escolha e a quantidade de modelos necessários tem sido um problema recorrente. Outro desafio está relacionado à quantidade de dados inseridos nos modelos climáticos. O volume exponencial de informação exige muita capacidade de processamento, o que demandaria a utilização de computadores de alto desempenho e isso poderia impactar em limitações para o desenvolvimento de pesquisas.

“O problema está exatamente na definição da quantidade de modelos que devem ser utilizados para atingir exatidão pretendida em um determinado estudo. Há uma falta de consenso sobre a seleção dos GCMs, o que é particularmente notório em estudos de Modelagens de Distribuição de Espécies. O caminho seria abranger todos os GCMs, o que aumenta muito o custo da pesquisa em termos de requisitos computacionais”, explica Luíz Fernando Esser.

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Luíz ressalta que o pacote chooseGCM fornece um conjunto de funções para baixar e analisar dados de modelos climáticos, além de apresentar funções que auxiliam modeladores experientes e iniciantes. O pesquisador conta que o desenvolvimento do chooseGCM pode gerar um registro de software, processo que fará parte das próximas etapas da pesquisa.
 

“A ferramenta facilita a aplicação e o cálculo de análises de agrupamentos, correlações, distâncias e estatísticas exploratórias, podendo auxiliar pesquisadores de diferentes áreas, uma vez que se baseia exclusivamente na disponibilidade de projeções de GCMs”, afirma o pesquisador.
 

A proposta do trabalho é oferecer uma estrutura metodológica que permita aos pesquisadores avaliarem quais modelos devem ser utilizados para alcançar o resultado esperado. O uso da linguagem R foi decisivo para facilitar a adoção do algoritmo em qualquer parte do mundo, por ser gratuita, de fácil acesso e apta a trabalhar com quantidades exponenciais de dados. Entre as funcionalidades da linguagem R estão a manipulação e transformação dos dados e a integração com outras linguagens e sistemas.
 

Luíz explica que a flexibilidade apresentada pelo chooseGCM permite utilizar qualquer variável que esteja inserida nos GCMs. Isso é importante porque facilita o trabalho de pesquisadores que queiram analisar dados específicos da atmosfera. “Para um tipo de pesquisa, o mais relevante pode ser a precipitação; em outro trabalho, o interesse é pelo nível do mar. O pesquisador pode escolher quais modelos serão fundamentais para alcançar os resultados esperados”, detalha.
 

A aplicação do chooseGCM não está restrita ao universo acadêmico. De acordo com Luíz, a ferramenta também pode auxiliar investigações no setor industrial. Ele cita como exemplo estudos de viabilidade que precisam projetar cenários futuros em que a mudança climática é fator decisivo, como previsão de produtividade agrícola, gestão de recursos hídricos, disseminação de doenças transmitidas por vetores, resiliência de infraestrutura, previsão de demanda energética e impactos econômicos setoriais.