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法国打造地球“数字孪生体”

来源:参考消息网 2023-09-08 阅读:245
  
 据法国《回声报》网站9月2日报道,欧盟委员会希望通过地球的“数字孪生体”(“目的地地球”计划的展示性项目)在2030年前创建出极其精准的天气和气候模型。将这些模型聚在一起将形成地球的数字复制品。其目的是,帮助政治和经济参与者应对环境挑战。
孪生系统已在开发中,到2024年夏季将部分投入使用:一个是极端天气事件孪生系统,另一个是气候变化孪生系统。法国气象局是极端天气事件孪生系统的中标者,负责率领22个欧洲国家的27个机构进行研发。
 
“目的地地球”计划目前的预算为1.5亿欧元,围绕另外两大支柱展开。一方面,欧洲气象卫星开发组织建立了一个名为数据湖的大型数据库。该数据库将汇集“哥白尼计划”卫星的测量数据、各种地面勘测数据以及“数字孪生体”自身生成的信息。另一方面,欧洲航天局开发了核心服务平台,能够访问“数字孪生体”和数据湖,并进行交互。
 
欧洲中期天气预报中心“目的地地球”计划主任伊里娜·桑杜认为,“‘数字孪生体’确实是这个新信息系统的核心”。重要的不仅是提高其模型的分辨率。这位研究员指出,另外两个因素也同样重要:“在一个系统中汇集”尽可能多的目前处于分离状态的信息,以及对她来说“最重要”的交互。用户可以访问所有这些数据,以及选择自己需要的数据,基于这些数据建立自己的模型,或者以最符合自己需求的方式查询这些数据。
 
其实数字模型的原理并不新鲜。包括法国在内的一些国家的科学家多年来一直在开发“地球系统”。在物理观测和大量计算的基础上,这些模拟系统再现了环境的不同部分,如大气、冰和海洋、植被和碳通量。
 
政府间气候变化问题研究小组在评估报告中使用这类系统来模拟和预测气候变化。但“数字孪生体”,顾名思义,要求这些模型更加精确。
 
第一个“数字孪生”系统应该能够监测区域级极端天气事件,如气旋或热浪,范围在200到500米不等。精确度优于目前的1000到2000米,同时使用者还能更好地了解事件的强度和演变情况。它将“按需”运行。欧洲中期天气预报中心将制作每日全球预报。当极端事件发生时,机构参与者等未来用户可以要求激活当地的“数字孪生”系统,以精确预测受影响的地区。
 
“数字孪生”系统还可以跨越国界——在这一测试阶段,组件主要集中在欧洲——并精确定位极端天气事件。桑杜强调,这种“灵活性确实非同一般”。
 
但极端天气“数字孪生”系统的功能比其最初的使命更进一步。法国气象局选择将“可再生能源、空气质量和水文”所受影响的模型纳入其中。法国气象局“目的地地球”计划负责人伊丽莎白·热拉尔说:“因此,我们已经超越了天气预报的范畴。”
 
法国气象局高等教育与研究部主任马克·蓬托解释说,借助这些模型,研究人员“能够看到政治选择如何影响我们的生态平衡”。例如,他们正在将现有水坝引入模型,采用不同的水资源管理政策,据此衡量用水冲突对水循环的影响。
 
芬兰信息技术科学中心正在开发一个气候“数字孪生”系统,是按需“数字孪生”系统本地化的体现。它将追踪20世纪90年代到2030年、甚至2040年的气候演变。在这个问题上,现有模型同样可以重现或预测气候。但这些模型一般以100公里为尺度将大气层划分为网格,25公里尺度的模型都很少。
 
芬兰信息技术科学中心气候模型的目标则是让全球的数据精确度达到5公里尺度。桑杜说,这是“了不起的尺度下降”。她还说:“在天气上,精确度越高,就越能直接解析过程,进而提高天气预报的质量。我们正在对气候进行同样的探索。”
 
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