Cyfrowa kopia Ziemi pomoże ocalić świat. Wielki projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej

Zaawansowany model komputerowy o nazwie Digital Twin Earth jest tworzony przez ESA i partnerów agencji w oparciu o dane i obrazy z satelitów i czujników naziemnych do obserwacji Ziemi. Dane te są następnie analizowane przez samouczące się algorytmy sztucznej inteligencji działające w oparciu o budowane właśnie superkomputery.

Projekt oficjalnie rozpoczęto w ubiegłym roku. Europejska Agencja Kosmiczna przedstawiła najnowsze informacje o przygotowaniach w ramach trwającej konferencji klimatycznej COP26 w Glasgow.

Celem, któremu ma służyć najbardziej zaawansowany model planety w historii, ma być symulowanie wpływu, jaki na Ziemię wywierają różne procesy naturalne oraz działalność człowieka. Niezwykle precyzyjna symulacja całego systemu klimatycznego i środowiskowego ma pozwolić na tworzenie precyzyjnych prognoz i scenariuszy zmian, jakim będą one podlegać.

Co ważne, model ma pozwolić nie tylko prognozować skutki zmian klimatu w skali globalnej, ale i tworzyć możliwe scenariusze zmian na poziomie lokalnym, dla poszczególnych krajów czy regionów. Naukowcy będą na przykład w stanie modelować to, jak zastępowanie energetyki opartej na paliwach kopalnych odnawialnymi źródłami prądu wpłynie na częstotliwość pojawiania się na danym obszarze burz, powodzi czy susz albo na to, w jakim tempie w różnych miejscach będzie postępować podnoszenie się poziomu morza.

Podczas COP26 naukowcy agencji pokazali kilka przygotowywanych już częściowych modeli, skupiających się na poszczególnych regionach bądź elementach systemu klimatycznego, na przykład cyfrowy model Antarktydy przygotowywany przez zespół z Uniwersytetu Edynburskiego.

"Dzięki wykorzystaniu obserwacji satelitarnych, symulacji cyfrowych i sztucznej inteligencji zbudowaliśmy bliźniaczy system pokrywy lodowej Antarktyki, obejmujący jej hydrologię, otaczający ją ocean, atmosferę i biosferę" - pisze w oświadczeniu Noel Gourmelen, naukowiec zajmujący się kriosferą z Uniwersytetu Edynburskiego. "Użyliśmy tego bliźniaka do śledzenia procesów topnienia lodu na i pod powierzchnią pokrywy lodowej oraz do zbadania, w jaki sposób obrzeża lodowców topią się w różnych scenariuszach hydrologicznych".

Antarktyda zawiera 60 proc. całej słodkiej wody na Ziemi. Stopnienie wszystkich pokrywających ten kontynent lodowców podniosłoby globalny poziom morza aż o 58 metrów. Cyfrowy bliźniak pomoże naukowcom lepiej zrozumieć obecny stan pokrywy lodowej i sprawdzić, jak przebiega proces jej rozmrażania.

Inne przedstawione przez ESA częściowe modele symulowały między innymi stan rzek w północnych Włoszech czy susze w Afryce. Z kolei cyfrowy ocean stworzony przez Narodowy Instytut Nauk o Oceanach we Francji, bada zależności między zmianami w atmosferze a zachowaniem oceanów. Naukowcy wykorzystają ten model do zbadania tak zwanego wzmocnienia arktycznego, mało dotąd zbadanego zjawiska, wskutek którego północne regiony polarne ogrzewają się dwa razy szybciej niż reszta świata.

Dwa inne częściowe modele, Digital Twin Food Systems i Forest Digital Twin mają analizować to, w jaki sposób zmiany klimatyczne wpływają na produkcję żywności i stan lasów oraz to, jak wylesianie i produkcja rolna z kolei napędzają zmiany klimatyczne.

Modele zaprojektowano tak, aby były łatwe do wykorzystania nawet dla użytkowników bez zaawansowanej wiedzy technicznej z zakresu obserwacji Ziemi i modelowania klimatu. Celem jest to, by decydenci mogli posługiwać się modelowaniem cyfrowym podczas podejmowania decyzji, by lepiej rozumieć ich konsekwencje.