"Irmã gêmea" virtual da Terra pode ajudar na previsão das mudanças climáticas

A União Europeia lançou os programas Green Deal e DigitalStretegy para ajudar no objetivo do bloco alcançar a neutralidade nas emissões de carbono até 2050. Para o sucesso da implementação dos programas, uma equipe de cientistas da computação e do clima lançou a iniciativa Destination Earth para criar uma "irmã gêmea" virtual da Terra e, assim, desenvolver modelos mais precisos do clima. O modelo será iniciado no meio de 2021, e deverá ser trabalhado durante 10 anos.

• Aquecimento global X mudanças climáticas: qual a diferença?
• Acompanhe as mudanças climáticas da Terra neste site interativo da ESA
• Aquecimento global: paleontólogos preveem como será a evolução das espécies

A ideia é que este seja um modelo de alta precisão da Terra, capaz de mapear a evolução do clima e eventos extremos com a maior precisão possível. Para isso, dados observacionais serão continuamente inseridos, para que essa versão digital do nosso planeta possa ser usada tanto para prever a evolução do clima quanto possíveis cenários que podem ocorrer. Além destes dados, os cientistas também querem utilizar informações de atividades humanas relevantes, como o uso humano da água e da energia.

O sistema vai permitir a elaboração e testes de cenários de avanços mais sustentáveis na Terra, o que vai ajudar na orientação de políticas: “se você planeja um dique de 2 metros de altura na Holanda, por exemplo, posso inserir os dados no modelo e verificar se o dique vai estar protegido contra eventos extremos em 2050", explica Peter Bauer, vice-diretor de pesquisa no European Centre for Medium-​Range Weather Forecasts (ECMWF) e co-criador do Destination Earth.

Essa “Terra gêmea” também vai ser usada para o planejamento estratégico do uso da água fresca e fornecimento de alimentos, além das fazendas de energia eólica e plantas de energia solar. Contudo, para que este grande passo da revolução digital seja dado, Bauer reforça ser preciso que as ciências naturais se unam às computacionais. Isso porque, no estudo, os pesquisadores revisam o desenvolvimento de modelos climáticos feitos desde a década de 1940. Naquele período, os modelos eram bastante amplos para representar processos físicos que ocorrem, mas acabavam deixando de lado os processos de pequena escala, que são essenciais para previsões climáticas de maior precisão.

Assim, os autores propõem que uma forma de alcançar as melhorias necessárias é por meio da união das ciências do clima e da computação, que vão permitir simulações que revelem os processos complexos que ocorrem em todo o sistema da Terra. Para isso, eles reforçam a necessidade de desenvolvimento de hardware adequado e de algoritmos, destacando também o potencial da inteligência artificial para o processamento de dados observacionais e representação de processos físicos incertos nos modelos, além de filtrar as informações mais importantes em grandes volumes de dados.

Para operar uma irmã virtual em escala completa, os pesquisadores estimam que seria necessário um sistema equipado com 20 mil GPUs, que iria consumir 20 MW de energia. Por isso, tanto por motivos econômicos quanto ecológicos, o computador teria que funcionar em algum lugar em que a eletricidade gerada por dióxido de carbono neutro esteja disponível em quantidades suficientes.

Os artigos com os resultados do estudo foram publicados na revista Nature Computational Science, e podem ser acessados aqui e aqui.

Fonte: ETH Zurich