Un modelo digital de la Tierra: ¿Pueden los gemelos digitales transportar la ciencia climática al futuro?

Un modelo digital de la Tierra: ¿Pueden los gemelos digitales transportar la ciencia climática al futuro?

El proyecto DestinE de la UE utiliza un gemelo digital de la Tierra para predecir fenómenos meteorológicos extremos a corto plazo. Pero, ¿puede y debe guiar las estrategias climáticas a largo plazo?
Ilustración de Nate Kitch

A medida que avanza la IA, los gemelos digitales de todo, desde ciudades hasta aviones y el cuerpo humano, están ayudando a predecir problemas del mundo real y optimizar soluciones. Ahora, la UE está trabajando en la clonación de algo aún más grande: la propia Tierra.

El proyecto Destino Tierra (DestinE) de la Comisión Europea se puso en marcha el 10 de junio de este año y creó dos gemelos digitales: uno centrado en los extremos inducidos por el clima y el otro en la adaptación al cambio climático.

“No es muy frecuente que uno pueda vislumbrar el futuro”, dijo la Comisaria Margrethe Vestager en el evento de lanzamiento.

Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto que se utiliza para simular una variedad de situaciones y resultados potenciales. Estas simulaciones se basan en datos y modelos de aprendizaje automático, lo que genera un debate continuo sobre su confiabilidad e idoneidad para la toma de decisiones.

La mejora de la informática y la inteligencia artificial han hecho que los gemelos digitales sean cada vez más comunes en una variedad de sectores. Pero DestinE pretende superar las capacidades de otros gemelos digitales. La Comisión planea agregar nuevos gemelos para 2027 y, para 2030, combinarlos en una simulación completa del clima de la Tierra.

“El objetivo es proporcionar información basada en la ciencia con el mayor nivel de detalle posible, desde una escala global a una local”, dijo Irina Sandu, directora del proyecto en el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (ECMWF). El Parlamento.

Las aplicaciones potenciales incluyen optimizar la ubicación de instalaciones de energía renovable y modelar el impacto de las políticas climáticas.

Todo esto tiene un costo. El proyecto se basa en los limitados recursos informáticos de alto rendimiento de Europa y exige enormes cantidades de datos. La pregunta es si puede justificar este costo brindando nuevos conocimientos a largo plazo sobre el cambio climático, o si es simplemente un juguete muy costoso que la UE debe mostrar al mundo.

Casos de uso

El sistema DestinE integra datos de los socios del proyecto, el sistema de seguimiento Copernicus y fuentes más genéricas como el Internet de las cosas. El objetivo es alimentar los modelos de aprendizaje automático con datos completos, recreando condiciones pasadas para predecir eventos futuros.

Las previsiones a corto plazo de DestinE se consideran fiables y ya pueden ayudar a Europa a prepararse para fenómenos meteorológicos extremos.

“Si se pueden predecir condiciones meteorológicas extremas, como huracanes, con unas pocas horas o días de antelación, ya es una buena ventaja para tomar precauciones”, dijo Florian Cortez, investigador del Instituto Egmont de Bruselas y del Centro de Política Europea. El Parlamento.

Pero eso no es garantía de una utilidad más amplia, porque “cuanto más a largo plazo se vuelven las predicciones, más incertidumbre existe”, dijo.

Por esa razón, su utilidad podría ser limitada a la hora de tomar grandes decisiones sobre política climática.

“Tiene sentido tener gemelos digitales como parte de la caja de herramientas para manejar y mejorar la preparación contra el cambio climático”, añadió Cortez. “Pero no reemplaza los procesos democráticos para tomar decisiones ni otras fuentes de información, análisis de expertos o esfuerzos científicos”.

Sin embargo, es probable que el modelo se vuelva más útil con el tiempo a medida que reciba más datos y los científicos del clima perfeccionen sus resultados.

“Una simulación no responde a todo”, dijo Sandu. “Así que ahora vamos a utilizar la IA para ver cómo podemos generar más confianza, cómo podemos hacer que estos modelos sean más confiables y brindar más información sobre la probabilidad de que ocurra un escenario”.

¿Competencia o colaboración?

La UE no está sola en su intento de crear un gemelo digital de la Tierra, pero DestinE es el modelo más avanzado y completo que funciona actualmente.

En marzo de este año, la empresa de tecnología estadounidense Nvidia lanzó Earth-2, una simulación de plataforma abierta. Lo utilizan The Weather Company en los EE. UU. y la Administración Meteorológica Central de Taiwán, donde ayuda a pronosticar las ubicaciones precisas de los tifones que tocarán tierra. A diferencia de DestinE, Earth-2 requiere que las organizaciones ingresen sus propios datos.

Por otra parte, la Oficina de Ciencia y Tecnología de la Tierra de la NASA está trabajando en su propio modelo con su Sistema Integrado de Análisis Digital de la Tierra (IDEAS). Al alimentar datos de su red de satélites y de otros lugares, la NASA tiene la intención de utilizar el modelo para rastrear la calidad del aire, monitorear incendios forestales, proporcionar alertas y mapas de riesgo de inundaciones y predecir los niveles costeros del mar.

Proyección de temperatura superficial de DestinE
Una instantánea de la temperatura de la superficie de uno de los prototipos de proyecciones del Climate DT con ICON (con una resolución de 5 km en la atmósfera, la tierra, el océano y el hielo marino), realizada en la supercomputadora EuroHPC LUMI.

“Otros proyectos no son tan completos y plurianuales como Destination Earth, ya que está previsto que se ejecute durante los próximos muchos años”, dijo Cortez. “Existe potencial para que la UE desempeñe un papel de liderazgo en términos de gemelos digitales de la Tierra”.

A más largo plazo, Cortez ve una colaboración entre DestinE y otros modelos en todo el mundo, amplificando sus capacidades. El trabajo en la próxima fase de dos años de DestinE comenzó en junio, inmediatamente después de su lanzamiento, que actualizará el sistema e intensificará sus operaciones.

Por ahora, el gemelo digital de la UE es un buen ejemplo del uso ético de la IA, añadió Sandu, para servir al bien público y asumir un papel de liderazgo en la política climática global. Dado que los fenómenos meteorológicos extremos son cada vez más frecuentes en toda Europa, sus capacidades de previsión pueden resultar esenciales.

“La inversión tiene sentido dado el enorme problema que existe para adaptarse al cambio climático”, dijo Cortez.