A digital twin of the Earth could make the planet climate-neutral

Hoewel Elon Musk mogelijk probeert inspanningen te starten om Mars te koloniseren, proberen wetenschappers op Aarde een nauwkeurige digitale tweeling van de planeet te bouwen om in de toekomst te simuleren. Deze tweeling wordt gecreëerd in het kader van de inspanningen van de Europese Unie om klimaatneutraal te worden tegen 2050. Door klimaatwetenschappers en computerwetenschappers samen te brengen onder hun ambitieuze Green Deal en DigitalStrategy programma's, moet deze simulatie een nauwkeurige weergave geven van de toekomst op basis van ons huidige heden. 

Het hoofddoel van deze prestatie van geologisch ontwerp is om beleidsmakers te ondersteunen bij het nemen van verantwoorde beslissingen om beter voorbereid te zijn op extreme gebeurtenissen. Vanaf midden 2021 zal het initiatief met de titel Destination Earth naar verwachting tot tien jaar duren. Gedurende deze periode zullen er inspanningen worden geleverd om een zeer nauwkeurige digitale tweeling van de Aarde te creëren om klimaatveranderingen en extreme gebeurtenissen zo foutloos mogelijk te volgen. Waarnemingsgegevens zullen continu in de digitale tweeling worden ingevoerd om het model aan te passen, waardoor het flexibel en nauwkeurig wordt voor het voorspellen van toekomstige trajecten. 

Wat deze digitale tweeling uniek maakt, is dat de invoer van observatiegegevens niet alleen beperkt is tot het traditionele volgen van weer- en klimaatveranderingen, maar dat onderzoekers ook relevante menselijke activiteiten in het model willen meenemen. Aangezien wij leven in een tijdperk waarin de mens een aanzienlijke geologische impact op de planeet heeft, kan het nieuwe aardsysteem vrijwel alleen nauwkeurigheid bereiken als rekening wordt gehouden met deze invloed, samen met andere processen in het fysieke aardsysteem. 

Denkend aan de toekomst vanuit het perspectief van het heden, is dit digitale aardsysteem bedoeld om te dienen als een informatiesysteem dat scenario's ontwikkelt en test die meer duurzaamheid tonen, waardoor huidige beleidsmaatregelen beter geïnformeerd worden. Om dit programma succesvol uit te voeren, moet een nieuw interdisciplinair veld worden verkend, namelijk het snijvlak tussen aardwetenschappen en computationele wetenschappen.

Hoewel er uitdagingen zijn, is de basis van een dergelijk vakgebied te vinden in de praktijk van huidige weer- en klimaatmodellen. Door de tekortkomingen van onze macroklimaatmodellen op microniveau te erkennen, zal de digitale tweeling beide schalen samenbrengen om hoogwaardige simulaties mogelijk te maken die de complexe processen van het volledige aardsysteem kunnen weergeven. Hier biedt de moderne computationele wetenschap ondersteuning. 

Om een gedetailleerd niveau van nauwkeurigheid te bereiken, moet de code zich aanpassen aan nieuwe technologieën die een veel verbeterd rekenvermogen hebben. Om dit verwerkingsvermogen te bereiken, benadrukten onderzoekers de noodzaak om zowel de computerhardware als de relevante algoritmen tegelijkertijd mede te ontwerpen. Wetenschappers die aan dit project werken, geloven ook dat dit project sterk zou profiteren van kunstmatige intelligentie (AI), omdat dit de simulatie zou versnellen en de tweeling in staat zou stellen de geologische intelligentie nauwkeuriger na te bootsen bij het repliceren van fysieke processen. 

Hoewel het op dit moment nog een strategiedocument is, zou dit als uitgangspunt kunnen dienen en met de zich ontwikkelende vooruitgang in next nature-technologieën, kunnen we misschien binnenkort toekomstige simulaties ontwerpen voor andere gebieden om de efficiëntie van huidige beleidsmaatregelen te testen.