Европа прави "цифров близнак" на Земята и революция в прогнозите за климата

Климатичният модел на Земята (ляво) няма да се различава от реалността (дясно)

© ECMWF/EUMETSAT

Климатичният модел на Земята (ляво) няма да се различава от реалността (дясно)



В рамките на няколко месеца ще започне изграждането на "дигитални близнаци" на Земята, които трябва да предсказват по-добре бъдещето развитие на изменението на климата, екстремното време и околната среда.


Проектът "Дестинация Земя" (Destination Earth/DestinE) на Европейския съюз има за цел да създаде един важен инструмент за всички - от политици и градски проектанти до енергийни компании и застрахователни компании, за да симулира с безпрецедентни подробности как човешките и физическите системи ще се променят в един затоплящ се свят.


Първоначално се планират три цифрови близнака, които ще бъдат подробни симулатури на реалността, изградени върху сателитни и полеви данни, обхващащи управлението на екстремни метеорологични условия и риска от бедствия, адаптирането към изменението на климата и състоянието на океаните.




ЕС финансира проекта, който смята за жизненоважен, за да се подпомогнат правителствените решения по "Зелената сделка", която има за цел да намали въглеродните емисии до нетна нула до 2050 г. Например симулациите могат да позволят на политиците да моделират бъдещото въздействие на преминаването от газ към възобновяеми източници на енергия или една смяната на една селскостопанска култура с друга.


Проектът ще симулира атмосферата, океана, леда и сушата с ненадмината точност, предоставяйки прогнози за наводнения, суши и пожари от дни до години предварително. "Дестинация Земя" също така ще се опита да улови човешкото поведение, позволявайки на политиците да видят въздействието на метеорологичните събития и изменението на климата върху обществото и да преценят ефектите от различните климатични политики.


Илюстрация на метеорологичния сателит Sentinel-5P

© ESA/ATG

Илюстрация на метеорологичния сателит Sentinel-5P


DestinE ще разглежда атмосферата на планетата в зони с разрез само 1 км - мащаб много пъти по-фин от съществуващите климатични модели. Проектът ще може да базира прогнозите си на далеч по-подробни данни в реално време от всякога и ще работи на един от трите суперкомпютъра, които Европа ще разположи във Финландия, Италия и Испания.


"Дестинация Земя" донякъде произлиза от Extreme Earth, предложение, водено от Европейския център за прогнози за времето със среден обсег (ECMWF) за водеща изследователска програма на стойност 1 милиард евро, разказва Scientific American. В крайна сметка ЕС отмени програмата, но запази интерес към идеята. Опасенията, че Европа изостава от Китай, Япония и САЩ в суперкомпютрите, доведоха до европейска инвестиция от 8 милиарда евро, за да се положат основите за евентуални машини, способни на един милиард милиарда (или 10 на 18-а степен) изчисления на секунда. Латентното предложение за Extreme Earth би било перфектно използване на такъв капацитет. "Това вдъхва душа във вашата цифрова инфраструктура", казва Питър Бауер, заместник-директор на ECMWF, който координира Extreme Earth и консултира Европейския съюз по новата програма.


Провинция Зееланд в Нидерландия, заснета от Copernicus-Sentinel 2 на Европейската космическа агенция

© ESA

Провинция Зееланд в Нидерландия, заснета от Copernicus-Sentinel 2 на Европейската космическа агенция


Типичните климатични модели работят с разделителна способност от 50 или 100 километра; дори най-добрите като модела на ECMWF работят на 9 км. Разделителната способност на новия модел от 1 километър ще му позволи директно да показва конвекция, вертикалния пренос на топлина, критичен за образуването на облаци и бури, вместо да разчита на алгоритмично приближаване. "Наричам го третото измерение на климатичното моделиране", казва Бьорн Стивънс, климатолог от Института по метеорология "Макс Планк". Моделът също така ще симулира океана с достатъчно фини детайли, за да улавя завихрания, които разпределят топлина и въглерод.


В Япония пробни тестове на 1-километров глобален климатичен модел показаха, че прякото симулиране на бури и вихри води до по-добри краткосрочни прогнози за валежите. Но също така би трябвало да подобри климатичните прогнози за периоди от месеци и години. Неотдавнашната работа показа, че климатичните модели не улавят предсказуеми промени в моделите на вятъра, които водят до промени в регионалната температура и валежите - вероятно защото моделите не успяват да възпроизведат бури и вихри.


Европа прави "цифров близнак" на Земята и революция в прогнозите за климата

© ESA


Високата резолюция също ще позволи на DestinE да основава своите прогнози на по-подробни данни. Метеорологичните модели използват наблюдения на температурата и налягането от сателити, метеорологични станции, самолети и шамандури, за да направляват симулациите си. Но големите разделителни способности означават, че моделите не могат да асимилират измервания, които не са осреднени или покриват широки площи, като фрактури, отварящи се в морски лед. "Дестинация Земя" ще запълни тази празнина, казва Сандрин Бони, климатолог от Института "Пиер Лаплас". "Мащабът, който ще се използва, ще е по-близо до мащабите, които се измерват."


Моделът също така ще включва данни в реално време, които отразяват атмосферното замърсяване, растежа на реколтата, горските пожари и други явления, за които е известно, че влияят на времето и климата, казва Франсиско Добла-Рейес, учен към Центъра за суперкомютри в Барселона. "Ако утре избухне вулкан, това е важно за риска от спиране на тропическите валежи след няколко месеца." И ще събира данни за обществото, като например потребление на енергия, модели на автомобилния трафик и човешки движения (проследявани от мобилни телефони).


Пожарите в САЩ и урагана "Сали", заснети от Copernicus-Sentinel 3 на Европейската космическа агенция

© ESA

Пожарите в САЩ и урагана "Сали", заснети от Copernicus-Sentinel 3 на Европейската космическа агенция


Целта е да се позволи на политиците директно да преценят как изменението на климата ще повлияе на обществото - и как обществото може да промени траекторията на изменението на климата. Например моделът може да предскаже как изменението на климата ще повлияе на селското стопанство и моделите на миграция в Бразилия - както и как намаляването на субсидиите за етанол може да ограничи обезлесяването в Амазония. В момента учените по климата извличат регионални резултати от глобалните климатични модели и ги предават на експерти в селското стопанство или икономиката, за да разберат ефектите върху човешкото поведение. Сега, казва Ерин Кофлан де Перес, учен за опасността от климата в Климатичния център на Червения кръст/Червения полумесец, моделите "преминават от просто прогнозиране какво ще бъде времето към това какви ще са директните ефекти от промяната на времето".


Постигането на тази прецизност няма да е лесно. Най-бързите суперкомютри разчитат както на традиционни компютърни чипове, така и на графични процесори (GPU), които са ефективни при работа с интензивни изчисления. Графичните процесори са добри за паралелното управление на компоненти на модела и обучение на алгоритми за изкуствен интелект - две техники, на които "Дестинация Земя" ще се опре, за да подобри производителността. Но старият код за моделиране на климата ще трябва да бъде преработен. ECMWF вече адаптира своя прогнозен модел към среда, базирана на GPU, и миналата година го тества с 1-километрова разделителна способност за 4 симулирани месеца на Summit, американския суперкомпютър, който беше най-бързият в света, докато не бе задминат от японска машина.


Пожарите в Сибир през 2020 г., заснети от Copernicus-Sentinel 3 на Европейската космическа агенция

© ESA

Пожарите в Сибир през 2020 г., заснети от Copernicus-Sentinel 3 на Европейската космическа агенция


Огромното количество данни, генерирани от модела, ще бъде друг проблем. Когато японският екип проведе своя 1-километров експеримент, отне половин година, за да извлече нещо полезно от данни за няколко дни, казва Добла-Рейес. "Образува се тапа, когато се опитваме да осъществим достъп до данните и да направим нещо хитро с тях." Голяма част от проекта ще бъде да се реши този проблем, като създаде начини за анализ на резултатите от модела в реално време.


Като оперативна система "Дестинация Земя" вероятно ще работи в няколко времеви мащаба, казва Бауер. Единият ще бъде приблизително ежедневен, като изследва отделни екстремни метеорологични събития седмици или месеци в бъдещето. Работа в другия режим - дългосрочните прогнози - ще бъдат по-редки - може би десетилетна прогноза за климата, правена на всеки половин година. "Ако това проработи, може да бъде шаблон за други държави", казва Бауер.


Европа не е единствената, която планира подобни климатични модели, но работата в САЩ и Япония е на много по-предварително ниво.


Стивънс казва, че е вълнуващо да участваш в истинска планетарна информационна система, която може да разкрие не само пословичния "ефект на пеперудата" във времето и климата, но и как местните човешки действия се проявяват в световен мащаб. "Това е историята на глобализацията. Това е историята на Антропоцена. И това е научната платформа, която ще ви позволи да ги изследвате. "


Всичко, което трябва да знаете за:

Ключови думи към статията:

Коментари (20)
  1. Подредба: Сортирай
  1. 1 Профил на Аскет
    Аскет
    Рейтинг: 2584 Неутрално

    Много мангизи ще се усвоят покрай този проект!

  2. 2 Профил на Араламбене му е майката
    Араламбене му е майката
    Рейтинг: 866 Весело

    Накрая на онези, които нас са изградили като симулация ще им писне, и ще ни дръпнат шалтера.

  3. 3 Профил на SS
    SS
    Рейтинг: 2946 Весело

    Най после ще си имаме виртуална земя !

    Остава после да я населим и с виртуални хора ...

  4. 4 Профил на Сър Джон
    Сър Джон
    Рейтинг: 916 Весело

    И естетвено най-важното - "И ще събира данни за обществото, като например потребление на енергия, модели на автомобилния трафик и човешки движения (проследявани от мобилни телефони)".

    А с толкова гпу-та, да не почне някой паралелно с моделирането да си копае биткойно след работа ;)

    "Хубава работа, ама либерална" - организацията на "Да, България" в Столипиново
  5. 5 Профил на klimentm
    klimentm
    Рейтинг: 3812 Неутрално

    Физикът Франк Типлер предполага в книгата си “ Физика на невъзможното” че в бъдеще може да се създаде виртуален двойник на всеки жив човек

    klimentm
  6. 6 Профил на Stargate
    Stargate
    Рейтинг: 2027 Неутрално

    Звучи доста безсмилено. Още повече, че дори не са решили проблема с обработката на данните. Демек, нямат идея какво ще правят безразборните данни, които ще събират. Много пара потрошена за поредното парче от зелената баница.
    Междудругото, къде е Европа на първата снимка? Африка доста голяма ми изглежда, а Европа завряна в Северния полюс. Дизайнера да не е бил "снощен" като е рисувал тази "снимка"? хахах :-)

  7. 7 Профил на Stargate
    Stargate
    Рейтинг: 2027 Неутрално

    До коментар [#3] от "SS":


    Най после ще си имаме виртуална земя !Остава после да я населим и с виртуални хора ...
    —цитат от коментар 3 на SS


    Да и като я заселим с виртуални хора и те ще започнат да се тревожат за "климата" и да искат да си купуват имения на океанския бряг, както нашите световни видни леви другари. хахах :-)

  8. 8 Профил на Jazzdevil
    Jazzdevil
    Рейтинг: 1557 Неутрално

    Абсолютна безсмислица - всеки един модел е добър колкото всяко едно от допусканията в него. Толкова много грешки се натрупват дори при моделерането за 2 седмици напред на само един от елементите на времето, че хвълянето на боб се оказало, че по-добре предсказва условията.

  9. 9 Профил на Лопе де Вега
    Лопе де Вега
    Рейтинг: 1779 Весело

    Ще си направим ли виртуални грети и гретени?

    без подпис!
  10. 10 Профил на xm...
    xm...
    Рейтинг: 3446 Весело

    Най после ще си имаме виртуална земя !Остава после да я населим и с виртуални хора ...
    —цитат от коментар 3 на SS


    Това да ни е кахърът!

    Но още едно Грете, па било то и виртуално - и сувсям ша я втасаме ...

  11. 11 Профил на venelingeologia
    venelingeologia
    Рейтинг: 1056 Неутрално

    Този път няма да променяме климата в един отделен континент, а ще се опитаме да видим овалната планета на плосък екран. В същото време 40 % от населението на Земята няма вода да си измие ръцете. Прахосници проклети...

  12. 12 Профил на Jazzdevil
    Jazzdevil
    Рейтинг: 1557 Неутрално

    А иначе - ей ги досегашните модели колко добре прогнозираха реалността в бъдещето:


    https://curryja.files.wordpress.com/2015/12/christy_dec8.jpg

  13. 13 Профил на it4
    it4
    Рейтинг: 396 Неутрално

    поредната глупост за да се оправдае харченето на едни пари от европе..........

  14. 14 Профил на pet_fire
    pet_fire
    Рейтинг: 5180 Неутрално

    "Проектът ще симулира атмосферата, океана, леда и сушата, предоставяйки прогнози от дни до години предварително."

    Важно е колко ще са точни прогнозите

  15. 15 Профил на Николай Бучков
    Николай Бучков
    Рейтинг: 3613 Неутрално

    Хубаво , а ние къде ще бъдем ?

  16. 16 Профил на Deadpudding
    Deadpudding
    Рейтинг: 943 Неутрално

    Европа да си види демографският проблем, че да не се реши този екологичния по бързата процедура, с намаляване на природонаселението. За справка, етнорелигиозният състав на Франция(не, че е легално от 80те да се води статистика), Германия и ОК и множество еднотипни новини с пик от 2015та насам. Не, че няма 2-3 милиярда(считай пъти населението на Европа) само в Китай и Индия и те цапат като невидели, но все пак.

    This is the place where puddings die.
  17. 17 Профил на Darulio
    Darulio
    Рейтинг: 1063 Весело

    Devs? Фен съм. Успех им пожелавам.

    Perhaps you and I have lived with this miracle too long to be properly appreciative. Freedom is a fragile thing and is never more than one generation away from extinction. It is not ours by inheritance; it must be fought for and defended constantly by each generation, for it comes only once to a people. Those who have known freedom and then lost it have never known it again. #ОСТАВКА
  18. 18 Профил на toshkata
    toshkata
    Рейтинг: 470 Любопитно

    Никой не повдига тук въпроса: Какво стана с нашия "Боковият" суперкомпютър?

    Ако не знаеш накъде си тръгнал, ще стигнеш някъде другаде..
  19. 19 Профил на avtolik
    avtolik
    Рейтинг: 292 Неутрално

    Хубаво е че у форума има толкова хора, които разбират от супер-комютри и моделиране на климата...

  20. 20 Профил на k_
    k_
    Рейтинг: 2893 Неутрално

    Ако си говорим сериозно Биг Дейта наистина може да е полезен и то много в земеделието.
    И ДА, такова нещо Европа има капацитет и трябва да направи.
    Обаче, да си мислят че ще предвиждат кое-що с вариациите на температурата, къде ще вали или духа, слани и пр. в достачна резолюция ( това последното "резолюция" е за тези, които знаят и осмислят какво означава тази дума) и климата изобщо за повече от две седмици напред и се правят на "пророци" е тинтири-минтири.
    От това, което прочетох по-скоро Европа е поела курс назад към Средновековието, когато са броели "колко дявола могат да се съберат на върха на иглата".
    Дано да не съм прав...





За да коментирате, е нужно да влезете в профила си или да се регистрирате.
С използването на сайта вие приемате, че използваме „бисквитки" за подобряване на преживяването, персонализиране на съдържанието и рекламите, и анализиране на трафика. Вижте нашата политика за бисквитките и декларацията за поверителност. ОK