A livello europeo, il progetto Destination Earth (DestinE) – un lavoro congiunto tra l’Agenzia Spaziale Europea, l’Organizzazione Europea per lo Sfruttamento dei Satelliti Meteorologici e l’ECMWF – sta lavorando per creare un modello digitale altamente accurato della Terra per monitorare e prevedere l’interazione tra fenomeni naturali e attività umane.

“DestinE migliorerà la nostra comprensione del cambiamento climatico e permetterà di trovare soluzioni a livello globale, regionale e locale. Ad esempio, la modellazione digitale della Terra aiuterà a prevedere i maggiori danni ambientali con un’affidabilità senza precedenti”, spiega Margrethe Vestager, Vicepresidente Esecutivo della Commissione Europea per un’Europa Adatta all’Era Digitale, nel comunicato stampa dedicato.

L’idea è quella di creare la migliore rappresentazione possibile del mondo reale, in modo da poterla utilizzare per progettare strumenti fisici in grado di affrontare determinati problemi climatici, accelerando sia la scoperta che l’implementazione delle soluzioni.

“Per quanto riguarda i cambiamenti climatici, i gemelli digitali possono, ad esempio, aiutare a pianificare e definire la futura produzione di energia rinnovabile, compreso il luogo in cui collocare i sistemi produttivi e come renderli sicuri di fronte ai futuri estremi climatici”, spiega Bauer.

Gli scienziati sperano che questi modelli digitali potranno aiutare un vasto bacino di portatori d’interesse a comprendere gli impatti climatici attuali e futuri, consentendo loro di testare diversi scenari che potranno spaziare dalla capacità delle barriere marine di prevenire le inondazioni, al modo in cui i bacini idrici supporteranno le comunità locali a gestire la futura scarsità d’acqua.

“Dobbiamo creare una connessione con i modelli esistenti, in modo da generare informazioni già focalizzate su specifiche applicazioni”, spiega Bauer. 

In termini pratici, ciò significa trasformare ad esempio i dati meteorologici in informazioni sulle inondazioni, o le previsioni del vento in potenziale energetico. Questa operazione porta alla creazione di set di dati già focalizzati su applicazioni specifiche, in modo da non fermarsi alla previsione del tempo in termini di precipitazioni, ma di collegare i componenti del modello a quel sistema per produrre informazioni specifiche per ogni caso.

Una delle differenze principali tra gemello digitale e simulazione riguarda la scala: mentre una simulazione studia tipicamente un processo particolare, un gemello digitale può esaminare un numero qualsiasi di simulazioni utili e quindi affrontare più processi allo stesso tempo: dalla modellazione di apparecchiature industriali, automobili e ponti, al corpo umano e ai sistemi climatici complessivi.

“Dati diversi e simulazioni diverse rappresentano scale diverse, ma se si riesce a scomporre un sistema globale in un sottoinsieme regionale focalizzato su un’applicazione specifica, come ad esempio l’inquinamento su Bologna o l’agricoltura in Puglia, allora si possono scomporre le informazioni globali che guidano quel sistema regionale, arrivando poi ad applicazioni specifiche”, spiega Bauer. “Pensate a una gerarchia di sistemi e, man mano che scendete lungo questi sistemi, restringete la vostra sfera di attenzione”.

Tuttavia, questo processo presenta una sfida fondamentale che riguarda la trasformazione delle grandi quantità di dati generati in informazioni accessibili e utili.

Parte del progetto DestinE è Digital Twin Ocean, guidato dall’organizzazione non-profit Mercator Ocean International (MoI) in collaborazione con la Fondazione CMCC, IFREMER, l’Istituto Meteorologico Reale Olandese (KNMI) e l’Università di Bergen (UiB). “Il nostro obiettivo è rendere le informazioni oceaniche complesse semplici da utilizzare. Le osservazioni sullo stato dell’oceano e le attività di monitoraggio, combinate con i progressi dell’informatica ad alte prestazioni, dei big data, dell’“Internet of Things” e dei gemelli digitali, ci aiuteranno a progettare un oceano digitale completamente nuovo”, afferma Pierre Bahurel, Direttore Generale di Mercator Ocean International durante una video-intervista per la settimana GEO.

La creazione di una piattaforma di modellistica digitale e di simulazione aperta, basata sul cloud, facile da usare e accessibile a un’ampia gamma di soggetti interessati tra esperti, scienziati, decisori politici e singoli utenti. Fonte: CE Europa

Il progetto prevede anche lo sviluppo del dimostratore Blue-Cloud “Marine Environmental Indicators”, un servizio online con un quadro di calcolo analitico associato basato su cloud e con un’interfaccia web dedicata che riunisce informazioni e dati sullo stato attuale dell’oceano. 

Questa funzione di Blue Cloud è importante perché può aiutare diversi portatori di interesse, tra cui ricercatori e decisori politici, ad accedere più facilmente alle informazioni specifiche che stanno cercando.

Il Digital Twin Ocean diventerebbe quindi una grande risorsa a supporto del Decennio delle Scienze del Mare per lo Sviluppo Sostenibile e l’Agenda 2030 delle Nazioni Unite, aiutando le parti interessate a esplorare l’impatto che decisioni politiche come la riduzione delle emissioni di CO2 o l’istituzione di aree marine protette avrebbero sugli ecosistemi marini, sul clima e sui settori dell’economia oceanica.

Un obiettivo, questo, che Bauer tiene a sottolineare anche in riferimento a DestinE: “questo progetto porterà due innovazioni principali rispetto al modo in cui guardiamo alle questioni climatiche. In primo luogo, la qualità dei dati e, in secondo luogo, la configurabilità e la capacità di interagire con grandi quantità di dati e modelli”.

Si tratterebbe di un’innovazione fondamentale, poiché attualmente, per utilizzare dati satellitari complessi del sistema terrestre, è necessario accedere a siti web di dati specifici che dispongono di pochi strumenti per aiutare i non-scienziati a estrarre e interagire con le informazioni pertinenti. 

Con il gemello digitale, invece, si potrà interagire con un mondo virtuale che nasconde molte delle complessità tecniche esistenti in quello reale. La comodità dell’interazione è quindi uno degli obiettivi principali, per rendere le informazioni e l’interazione con i modelli di gemelli digitali più accessibili a una pluralità di soggetti interessati.

Sebbene i gemelli digitali in scala reale della Terra e degli oceani non siano ancora stati implementati e vi siano ancora ostacoli significativi  da superare – in particolare per quanto riguarda la necessità di un maggior numero di dati osservativi e l’elaborazione di enormi quantità di dati, soprattutto quando si affina la scala di indagine – i ricercatori ritengono che presto saranno in grado di fornire informazioni più chiare e accessibili sui problemi associati al cambiamento climatico.

“Spero che questo nuovo modo di interagire con il sistema Terra possa aiutare a comunicare più facilmente i problemi complessivi legati al cambiamento climatico e ad attirare l’interesse verso DestinE e lo sviluppo del gemello digitale, in particolare tra le giovani generazioni”, conclude Bauer. “Ci sono enormi opportunità in questo campo e vogliamo spronare i giovani a unirsi a noi e a dare il loro contributo”.