هل يمكن لنسخة رقمية من الأرض أن تنقذ العالم من كارثة مناخية؟

يمكن للنسخة الرقمية المقلدة للأرض أن تساعد العلماء في وضع نموذج أفضل لمستقبل كوكبنا وإيجاد حلول للمشاكل التي يسببها تغير المناخ.

تم تطوير النموذج المعروف بـ Digital Twin Earth، من قبل وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) وشركائها استنادا إلى بيانات وصور من أقمار مراقبة الأرض وأجهزة الاستشعار على الأرض. وللتشغيل بشكل موثوق، سيتطلب المشروع خوارزميات ذكاء اصطناعي متقدمة جديدة وحواسيب عملاقة قوية، التي يجري تطويرها حاليا.

ناقشت وكالة الفضاء الأوروبية وشركاؤها التقدم الذي أحرزوه في الفترة التي تسبق مؤتمر الأمم المتحدة لتغير المناخ COP26.

أطلقت ESA مشروع Digital Twin Earth في عام 2020 ودعت الباحثين وشركات التكنولوجيا من جميع أنحاء أوروبا لتقديم تقدمهم خلال حدث يسمى PhiWeek ، والذي عقد في الفترة من 11 تشرين الأول/ أكتوبر إلى 15 منه.

الهدف من هذا النموذج الكوكبي الضخم هو محاكاة تأثيرات العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية المختلفة على الكوكب ونمذجة سيناريوهات التطور المستقبلي. على سبيل المثال، قد يكون العلماء قادرين على نمذجة كيف أن استبدال توليد الطاقة من الوقود الأحفوري في منطقة معينة بمحطات الطاقة المتجددة يغير تركيزات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي وكيف يؤثر هذا التحول بدوره على معدل ارتفاع مستوى سطح البحر.

في مؤتمر PhiWeek ، قدم شركاء ESA عدة نماذج جزئية ، “توائم” أصغر حجما ركز على مناطق مختلفة من الأرض أو الأنظمة الفرعية للكوكب.
على سبيل المثال، يتم تطوير نموذج رقمي لأنتاركتيكا بواسطة فريق بقيادة علماء من جامعة إدنبرة في اسكتلندا.

وقال العلماء في بيان إن القارة القطبية الجنوبية تمتلك 60٪ من المياه العذبة على الأرض. إذا ذاب كل هذا الجليد، سترتفع مستويات البحار العالمية بمقدار 190 قدما (58 مترا). سيساعد التوأم الرقمي الباحثين على فهم حالة الغطاء الجليدي بشكل أفضل ودراسة عملية الذوبان.
قال نويل جورميلين، عالم الغلاف الجليدي في جامعة إدنبرة في وكالة الفضاء الأوروبية: “من خلال تسخير ملاحظات الأقمار الصناعية والمحاكاة العددية والذكاء الاصطناعي، قمنا ببناء توأم من نظام الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا، وهيدرولوجيتها، والمحيطات والغلاف الجوي والمحيط الحيوي. لقد استخدمنا التوأم في القطب الجنوبي لتتبع أماكن وجود المياه الذائبة على الغطاء الجليدي وتحته، ولاستكشاف كيفية ذوبان الأرفف الجليدية في ظل سيناريوهات الهيدرولوجيا المختلفة.”

ركزت التوائم الجزئية الأخرى على هيدرولوجيا حوض نهر بور في شمال إيطاليا ونمذجة حالات الجفاف في إفريقيا.

يبحث المحيط التوأم الرقمي، الذي طوره المعهد الوطني لعلوم المحيطات في فرنسا، في التفاعل بين التغيرات في الغلاف الجوي وسلوك المحيطات. وسيستخدم العلماء هذا النموذج لدراسة ما يسمى بتضخيم القطب الشمالي، وهي ظاهرة غير مفهومة قليلا ترى أن المناطق القطبية الشمالية ترتفع درجة حرارتها مرتين أسرع من بقية العالم.

هذا وتم تصميم النماذج بحيث يسهل الوصول إليها حتى للمستخدمين بدون معرفة تقنية متقدمة برصد الأرض ونمذجة المناخ. قال الباحثون إن صانعي السياسات يجب أن يكونوا قادرين على استخدام هذه النماذج لتصور التغييرات في النظم البيئية ونمذجة عواقب القرارات المختلفة.

على سبيل المثال، تحاكي الأنظمة الغذائية الرقمية المزدوجة كيفية تداخل الأنشطة الزراعية مع النظام الطبيعي الأوسع ولكنها أيضًا نماذج لتأثيرات التغيرات المناخية على إنتاج الغذاء.

يهدف Forest Digital Twin إلى إنشاء النموذج الأكثر تفصيلا وواقعية للغطاء الحرجي العالمي ودراسة الوظائف المختلفة التي تلعبها الغابات في حياة الكوكب بما في ذلك تخزين ثاني أكسيد الكربون الذي يؤدي إلى الاحتباس الحراري.