El auge de la inteligencia artificial y la ciencia climática: así forjan los científicos una alianza clave para anticipar eventos extremos nunca vistos

El aumento de eventos climáticos extremos impulsó una colaboración estratégica entre la inteligencia artificial y la ciencia climática, una alianza que, según expertos de la University of Birmingham, transforma la forma en que la sociedad analiza, anticipa y gestiona los impactos del cambio climático.

Esta sinergia no pretende reemplazar los modelos físicos tradicionales, sino fortalecer la anticipación y respuesta ante fenómenos cada vez más impredecibles, con aplicaciones que ya influyen en la toma de decisiones y la gestión de riesgos a escala global.

La University of Birmingham sostiene que la IA y la ciencia climática tradicional cumplen funciones complementarias. Los modelos físicos, basados en leyes fundamentales como la conservación de la masa, el momento y la energía, resultan esenciales para explorar escenarios inéditos y garantizar la validez científica de las proyecciones.

Los investigadores de la institución afirman: “Los modelos basados en la física siguen siendo la única vía para explorar futuros que nunca hemos observado y asegurar que se respeten las leyes básicas”. En contraste, la IA destaca en la identificación de patrones complejos, la aceleración de cálculos y la conversión de grandes volúmenes de datos en señales útiles, capacidades especialmente valiosas para analizar eventos extremos, donde los datos históricos son escasos y las reglas del clima presentan cambios constantes.

Los especialistas advierten que muchos enfoques de aprendizaje automático se basan en la suposición de que las relaciones del pasado persistirán en el futuro, una premisa que pierde solidez en un clima dinámico, sobre todo en los márgenes donde ocurren los eventos extremos.

Fenómenos como tormentas generadoras de inundaciones, olas de calor prolongadas o eventos compuestos son poco frecuentes por definición y plantean dificultades para ser modelados usando únicamente datos históricos. Por esta razón, los expertos enfatizan la necesidad de incorporar el contexto climático en el aprendizaje de la IA y establecer límites claros mediante la física, para evitar errores al predecir estos extremos.

En la práctica, la University of Birmingham desarrolló proyectos que ilustran el potencial de la IA en la ciencia climática. Sus equipos emplean inteligencia artificial en el análisis de muestras de agua en más de 50 lagos del Reino Unido, lo que facilitó descubrir el modo en que la contaminación y el cambio climático afectan la biodiversidad.

Además, usan IA para perfeccionar pronósticos meteorológicos en India y crear emuladores de modelos climáticos regionales en los Himalayas y la Antártida. Otro proyecto asocia IA y modelos hidrológicos, con el objetivo de mejorar las predicciones sobre la respuesta de los ríos ante lluvias intensas o sequías.

En el área de la seguridad, los expertos en políticas públicas trabajan en la integración de IA y datos sobre conflictos para modelar riesgos climáticos, lo que favorece la planificación y respuesta en situaciones de crisis.

Estas iniciativas evidencian cómo la IA puede revelar conexiones ocultas y transformar grandes conjuntos de datos en información significativa, siempre bajo la premisa de respetar las leyes físicas y validar los resultados frente a modelos consolidados.

Un concepto fundamental en esta etapa es el de los gemelos digitales (digital twins), definidos por la University of Birmingham como representaciones virtuales y actualizadas de la Tierra que integran observaciones, física e IA para simular escenarios contrafactuales y rastrear sus consecuencias en la atmósfera, los sistemas hídricos y las poblaciones humanas.

Los gemelos digitales resultan especialmente útiles para analizar eventos extremos, ya que permiten ejecutar simulaciones controladas y auditar los datos, el contexto y las métricas empleadas. Según los expertos, la confianza en la analítica climática se construye con herramientas robustas que validen y documenten cada paso del proceso.

La integración responsable de la IA en la ciencia climática exige, según la University of Birmingham, transparencia, validación y explicabilidad. Los modelos deben estar diseñados para ofrecer explicaciones claras desde el inicio, evitando sistemas de “caja negra” que dificultan la toma de decisiones de interés público.

Si un algoritmo atribuye un aumento del 30% en el riesgo de un evento extremo a los gases de efecto invernadero, es esencial comprobar esa conclusión mediante simulaciones controladas en gemelos digitales. Asimismo, los investigadores recomiendan la publicación de “tarjetas de puntuación” que los modelos deban superar para ser considerados confiables.

El impacto de esta colaboración se observa en la gestión de eventos extremos y la formulación de políticas públicas. Las ciudades enfrentan inundaciones más severas, veranos más calurosos y tensiones compuestas y los responsables de la toma de decisiones requieren información clara y comparable, sin depender únicamente de nuevos indicadores o clasificaciones.

La combinación adecuada de IA y modelos físicos proporciona respuestas en plazos compatibles con ciclos presupuestarios y electorales, facilitando la acción política y la planificación estratégica.

El futuro de la información climática no radica en sustituir la ciencia tradicional por inteligencia artificial, sino en una integración cuidadosamente diseñada que combine gemelos digitales, IA para el análisis de extremos, modelos físicos para la credibilidad y auditorías transparentes para la confianza. Esta apuesta tiene como meta una ciencia climática más útil y aplicable en una era marcada por la incertidumbre y los extremos.