Ny digital twin Earth-teknologi kan hjælpe med at forudsige vandbaserede naturkatastrofer, før de rammer

Ligesom en skærm med flere pixels skaber disse data i højere opløsning et mere detaljeret billede. Forskerne brugte disse data til at udvikle deres modellering og integrerede derefter modelleringen i en cloud-baseret platform, som kan bruges til simuleringer og visualiseringer. Dette er det ultimative mål:et interaktivt værktøj, som alle kan bruge til at kortlægge risici som oversvømmelser og jordskred og styre vandressourcer.

"Dette projekt er et perfekt eksempel på synergien mellem banebrydende satellitmissioner og det videnskabelige samfund," sagde Brocca. "Samarbejde som dette, kombineret med investeringer i beregningsinfrastrukturer, vil være afgørende for at håndtere virkningerne af klimaændringer og andre menneskelige påvirkninger."

Hjælp folk med at planlægge fremtiden

Forskerne begyndte med at modellere Po-floddalen og udvidede derefter den digitale tvilling til andre dele af Middelhavsområdet. Kommende projekter planlægger at udvide til at dække hele Europa, og fremtidige samarbejder vil gøre det muligt at anvende de samme principper over hele verden.

"Historien startede med et initiativ fra European Space Agency," sagde Brocca. "Jeg sagde, at vi skulle tage udgangspunkt i noget, vi kender meget godt. Po-floddalen er meget kompleks – vi har Alperne, vi har sne, som er svær at simulere, især i uregelmæssigt og komplekst terræn som bjerge. Så er der dalen. med alle de menneskelige aktiviteter – industri, kunstvanding Så har vi en flod og ekstreme begivenheder – oversvømmelser, tørke og så flyttede vi til Middelhavet, som er et godt sted at undersøge ekstreme begivenheder både for meget og for lidt vand.

Platformens primære use-case er at forbedre forudsigelsen af ​​oversvømmelser og jordskred og optimere vandressourceforvaltningen. For at få dette til at fungere bedre på et mere lokalt niveau, vil der være behov for mere granulære data og mere sofistikeret modellering. For at maksimere potentialet for en digital tvilling til landbruget bør dataopløsningen f.eks. måles i snesevis af meter, ikke hundredvis.

Kendte ukendte

Yderligere udfordringer fortsætter. Disse omfatter forsinkelser i overførslen af ​​satellitdata til modellen, behovet for flere jordobservationer for at validere satellitdata og den stigende kompleksitet af de algoritmer, der er nødvendige for at håndtere dataene.

Desuden er ingen model perfekt, og satellitdata kan indeholde fejl:Usikkerheder skal karakteriseres ordentligt, så brugerne har et præcist billede af modellens pålidelighed. Ifølge Brocca vil kunstig intelligens og maskinlæring have en central rolle i at overvinde disse udfordringer ved at forbedre dataanalyse, indsamling og behandlingshastighed og strømline vurdering af datakvalitet.

"Samarbejdet mellem forskere, rumbureauer og beslutningstagere lover en fremtid, hvor Digital Twin Earths til hydrologi giver uvurderlig indsigt i bæredygtig vandforvaltning og katastrofemodstandsdygtighed," konkluderede Brocca.

Flere oplysninger: En digital tvilling af det terrestriske vandkredsløb:et glimt ind i fremtiden gennem jordobservationer i høj opløsning, Grænser i videnskab (2024). DOI:10.3389/fsci.2023.1190191

Leveret af Frontiers