Έφτιαξαν «ψηφιακό δίδυμο» της Γης για να προβλέπουν πιθανές καταστροφές

Ένα project που χρηματοδοτείται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) επέτρεψε στους ερευνητές να προσομοιώσουν γήινες καταστροφές με πρωτοφανή λεπτομέρεια. Το μοντέλο που αναφέρεται ως ο "ψηφιακός δίδυμος" της Γης, αναμένεται να διευκολύνει τις προσομοιώσεις των "καλύτερων και χειρότερων σεναρίων" που σχετίζονται με τον εντυπωσιακό κύκλο του νερού στον πλανήτη μας.

Επειδή οι ωκεανοί καλύπτουν τόσο μεγάλο μέρος της επιφάνειας της Γης μας, το νερό έχει ουσιαστικά απεριόριστο αντίκτυπο στον καιρό που βιώνουμε και, κατ' επέκταση, στον τρόπο που ζούμε. Αυτό ισχύει και αντίστροφα: Όσο περισσότερα φράγματα κατασκευάζουμε, όσο περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα εκπέμπουμε και όσο περισσότερα υπόγεια ύδατα αντλούμε για μεγάλους σκοπούς, όπως η γεωργία, τόσο περισσότερο θα πρέπει να αναπροσαρμόζεται ο κύκλος του νερού της Γης. Η κατανόηση των επιπτώσεων αυτών των προσαρμογών μπορεί να είναι δύσκολη λόγω του τεράστιου όγκου του νερού με τον οποίο καλούμαστε να δουλέψουμε.

Ωστόσο, ένα μυστικό όπλο της μηχανικής θα επιτρέψει στους ερευνητές να οπτικοποιήσουν τις επιπτώσεις του μεταβαλλόμενου κύκλου του νερού πριν από την εμφάνιση αυτών των αλλαγών. Οι ψηφιακοί δίδυμοι, ή εικονικά μοντέλα που λαμβάνουν σταθερά ενημερωμένα δεδομένα, λειτουργούν ως το απείρως εύπλαστο είδωλο ενός αντικειμένου. Αυτό σημαίνει ότι το συγκεκριμένο μοντέλο θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τον κύκλο του νερού πριν από την εκδήλωση πραγματικών καταστροφών, οδηγώντας σε καλύτερη επιστημονική και κοινοτική ετοιμότητα.

Ο ψηφιακός δίδυμος της Γης δημιουργήθηκε από διάφορα ερευνητικά ιδρύματα της Ιταλίας. Πολιτικοί, μηχανολόγοι και μηχανικοί περιβάλλοντος συγκέντρωσαν πληροφορίες από δορυφόρους παρατήρησης της Γης (EO), όπως το σύστημα Sentinel-1 Copernicus, το οποίο ενσωματώνει μετρίου βαθμού φασματοραδιομετρία απεικόνισης και ραδιομετρία απεικόνισης υπέρυθρης ακτινοβολίας για τη λήψη λεπτομερών δεδομένων της Γης. Οι γνώσεις που σχετίζονται με την κατακρήμνιση, την εξάτμιση, την υγρασία του εδάφους, το βάθος του χιονιού και την εκροή των ποταμών βοήθησαν να διαμορφωθεί μια ευρύτερη εικόνα του κύκλου του νερού στη Γη, η οποία επέτρεψε στην ομάδα να παίξει με μερικά από τα πιο τρομερά "τι θα γινόταν αν...".

Η αρχή έγινε με τον Πο, τον μακρύτερο ποταμό της Ιταλίας. Χάρη στους 141 παραποτάμους του, ο Πο είναι επιρρεπής σε πλημμύρες - ένας κίνδυνος που πρέπει να ελέγχεται με αναχώματα σε περισσότερο από το μισό μήκος του. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον ψηφιακό δίδυμο της Γης για να μοντελοποιήσουν τις πιθανές πλημμύρες του Πο, τις κατολισθήσεις και τα προβλήματα διαχείρισης των αρδευτικών υδάτων. Με βάση τις πολυάριθμες κλίμακες απόδοσης (τις οποίες βαθμονόμησαν χρησιμοποιώντας δεδομένα εκροής ποταμών), το μοντέλο φάνηκε αρκετά ακριβές, ακόμη και όταν οι ερευνητές χειρίστηκαν την προσομοίωσή τους μέχρι και στο επίπεδο της κάθε μεμονωμένης ημέρας.

Από το Πό, η ομάδα επεκτάθηκε και σε άλλες περιοχές της λεκάνης της Μεσογείου. Ελπίζουν τελικά να καλύψουν όλη την Ευρώπη και στη συνέχεια ολόκληρο τον κόσμο. Καθώς προχωρούν, θα συνεχίσουν να βελτιώνουν το μοντέλο χρησιμοποιώντας τοπικά δεδομένα για τον κύκλο του νερού.

"Το έργο αυτό είναι ένα τέλειο παράδειγμα της συνέργειας μεταξύ δορυφορικών αποστολών αιχμής και της επιστημονικής κοινότητας", δήλωσε ο δρ Luca Brocca, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. "Συνεργασίες όπως αυτή, σε συνδυασμό με επενδύσεις σε υπολογιστικές υποδομές, θα είναι ζωτικής σημασίας για τη διαχείριση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής και άλλων ανθρώπινων επιπτώσεων".

[via]