Создан «цифровой двойник» Земли для моделирования глобальных катастроф
Международная команда ученых при поддержке Европейского космического агентства (ЕКА) создала «цифрового двойника» нашей планеты. Эта инновационная модель предназначена для моделирования различных климатических условий и их последствий для Земли. Разработчики рассчитывают, что с ее помощью можно будет предсказывать глобальные стихийные бедствия. Впрочем, пока система содержит лишь данные о круговороте воды, но в дальнейшем ее планируют расширить.
Вода покрывает около 71% поверхности Земли, из которых примерно 97% составляют океаны. В теории круговорот воды в природе кажется простым, но лишь на первый взгляд. В реальности же это очень сложный процесс из-за непрерывного изменения климата, которое вызвано, в том числе, антропогенным воздействием. Все это затрудняет прогнозирование стихийных бедствий, в частности наводнений, оползней и засухи. Чтобы решить проблему, ученым требуется как можно больше данных с высоким разрешением и точное моделирование, которое учитывало бы все — от снежных шапок на высоких горных вершинах до влажности почвы в долинах.
Недавно международной группе исследователей, финансируемой ЕКА, удалось сделать большой шаг вперед в этом направлении. Они разработали технологию, создав с ее помощью «цифрового двойника» Земли, который поможет ученым вводить в модель новые данные и симулировать сценарии глобальных катастроф по всему миру — это, в свою очередь, позволит подготовиться к возможным последствиям этих бедствий в будущем.
«Моделирование Земли с высоким разрешением — это очень сложная задача, поэтому идея состоит в том, чтобы сначала сосредоточиться на конкретной цели. Мы провели тематические исследования и создали несколько цифровых двойников для изучения земного водного цикла в Средиземноморском бассейне. Наша цель — создать систему, которая позволит неспециалистам, в том числе лицам, принимающим решения, и простым гражданам проводить интерактивное моделирование», — подчеркнул ведущий автор исследования Лука Брокка из Национального исследовательского совета (CNR) Италии.
Он отметил, что на первом этапе команда смоделировала области вокруг итальянской реки По, долина которой очень сложная. «Здесь Альпы и снег, который трудно моделировать, особенно на неровном и сложном рельефе, как горы. Также есть долина со всеми видами человеческой деятельности — промышленностью, ирригацией. Наконец, сама река и экстремальные события — наводнения, засуха», — объяснил Брокка. После реки По в Северной Италии ученые «переместились» в Средиземноморье, которое посчитали подходящим местом для изучения экстремальных явлений, связанных с избытком и недостатком воды.
При создании цифровой модели используются большие массивы спутниковых данных, а именно измерения влажности почвы, осадков, глубины снежного покрова, испарения и течения рек. Затем эта информация интегрируется в облачную цифровую платформу, которую в свою очередь используют для моделирования и визуализации. С помощью такого интерактивного инструмента команда в настоящее время крупные регионы, но в дальнейшем планирует заняться изучением локальных областей. В перспективе они также хотят расширить модель на другие регионы Европы и начать сотрудничать с коллегами с других континентов.
Кроме того, проект предусматривает внедрение искусственного интеллекта — ожидается, что он повысит точность и надежность «цифрового двойника» Земли. Так, в частности, его интеграция позволит сократить количество ошибок, возникающих в результате атмосферных колебаний в момент получения спутниковых данных. Таким образом, ИИ будет работать как дополнительный инструмент анализа, что также ускорит процесс аналитической обработки данных.
«Этот проект является прекрасным примером взаимодействия передовых спутниковых миссий и научного сообщества. Подобное сотрудничество в сочетании с инвестициями в вычислительную инфраструктуру будет иметь решающее значение для управления последствиями изменения климата и других антропогенных воздействий», — резюмировал Брокка.
Ранее китайские ученые представили полную физическую картину аномального нагрева в верхних слоях атмосферы Солнца. Согласно предложенной модели, основным источником тепла в хромосфере являются сетевые магнитные поля, которые препятствуют «убеганию» заряженных частиц, вынуждая их отдавать свою энергию корональным массам.
