地球的数字复制品可以帮助科学家更好地模拟地球的未来,并找到解决气候变化造成的问题的办法。

这一被称为“数字孪生地球”的先进模型是由欧洲航天局(ESA)及其合作伙伴基于地球观测卫星和地面传感器的数据和图像开发的。为了可靠地运行,该项目将需要新的先进人工智能算法和强大的超级计算机,这些目前正在开发中。

欧空局及其合作伙伴讨论了他们在准备联合国气候变化大会COP26这是一项为期两周的活动,目前正在苏格兰格拉斯哥举行。

欧空局发射了数字孪生地球该项目于2020年启动,并邀请欧洲各地的研究人员和科技公司在10月11日至10月15日举行的PhiWeek活动中介绍他们的进展。

这个行星巨型模型的目标是模拟地球上各种自然过程和人类活动的影响,并模拟未来进化的情景。例如,科学家可能能够模拟在某个地区用可再生发电厂替代化石燃料发电如何改变水的浓度温室气体以及这种变化,反过来,是如何影响海平面上升.

在PhiWeek会议上,欧空局的合作伙伴介绍了几种局部模型,较小规模的“孪生”模型侧重于地球的各个区域地球或者地球的子系统。

例如,由苏格兰爱丁堡大学的科学家带领的一个小组正在开发南极洲的数字模型。

科学家说,南极洲拥有地球60%的淡水在一份声明中. 如果这些冰全部融化,全球海平面将上升190英尺(58米)。这对数字孪生兄弟将帮助研究人员更好地了解冰盖的状态和研究融化过程。

“通过利用卫星观测、数值模拟和人工智能,我们已经建立了南极冰盖系统的双胞胎,它的水文、周围的海洋、大气和生物圈,”爱丁堡大学冰冻圈科学家诺尔·古尔梅伦(Noel Gourmelen)在欧洲航天局的声明中说。“我们已经使用南极孪生卫星来追踪冰盖上和冰盖下融水的去向,并探索在各种水文情况下边缘冰架是如何融化的。”

其他部分研究集中于意大利北部波尔河流域的水文和非洲干旱的模拟。

由法国国家海洋科学研究所开发的数字孪生海洋,着眼于大气变化和海洋行为之间的相互作用。科学家们将利用这个模型来研究所谓的北极放大现象,这是一种鲜为人知的现象,北极地区的变暖速度是世界其他地区的两倍。

这些模型被设计为即使对地球观测和气候建模没有高级技术知识的用户也很容易使用。研究人员说,政策制定者应该能够使用这些模型来可视化生态系统的变化,并模拟各种决策的后果。

例如,数字双食品系统模拟农业活动如何干扰更广泛的自然系统,但也模拟气候变化对食品生产的影响。

“森林数字双胞胎”旨在创建全球森林覆盖最详细和最真实的模型,并研究森林在地球生命中发挥的各种功能,包括存储导致气候变暖的二氧化碳。

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