Zagrebačka konferencija o digitalnom blizancu Zemlje

Stručnjaci iz europskih meteoroloških i hidroloških službi te znanstvenih institucija, njih 70, zajedno s 40 sudionika koji će se pridružiti online, od 10. do 12. rujna 2024. u Zagrebu raspravljaju o daljnjem razvoju i operativnoj primjeni digitalnog blizanca Zemlje za praćenje i prognoziranje ekstremnih vremenskih pojava i njihovih učinaka na društvo i gospodarstvo (eng. DestinE Extremes Digital Twin - DT).

Extremes DT je napredni informacijski sustav koji koristi najmoćnija superračunala u Europi, ona Zajedničkog poduzeća za europsko računalstvo visokih performansi (EuroHPC) i najnovija dostignuća u razvoju modela za prognozu vremena, kao i napredne tehnologije umjetne inteligencije i strojnog učenja.

Ovaj će sustav omogućiti učinkovitije praćenje i prognoziranje ekstremnih meteoroloških i hidroloških događaja te opasnih situacija poput onečišćenja zraka. Također će osigurati nikad detaljnije i preciznije informacije o ekstremnim događajima nekoliko dana unaprijed, pomažući u procjeni utjecaja tih događaja na najugroženije sektore i područja. Navedeno će značajno unaprijediti upravljanje rizicima te zaštitu građana i infrastrukture.

Extremes DT, kojeg razvija partnerstvo europskih hidrometeoroloških službi i znanstvene zajednice pod vodstvom ECMWF i Météo France, ima inovativnu funkcionalnost aktiviranja na zahtjev u slučaju nepogoda s velikim utjecajem na društvo i gospodarstvo, a pratit će ekstremne događaje koji se odvijaju nad Europom i pružati kratkoročne vremenske prognoze s rezolucijom između 200 i 750 metara.

Ova regionalna komponenta digitalnog blizanca Zemlje za praćenje i prognoziranje vremenskih ekstrema koristit će podatke globalne komponente koju razvija Europski centar za srednjoročne vremenske prognoze (ECMWF), a koja se temelji na njihovom Integriranom prognostičkom sustavu (IFS). 

Tijekom trodnevnog sastanka u Zagrebu, projektni će tim definirati tijek radnih procesa i protoka informacija, kao i kriterije za aktivaciju sustava. Razmotrit će se i planovi za poboljšanje modela visoke rezolucije s ciljem uspostave testnog on-demand sustava, povezivanje sa združenim modelima za potrebe prognoze poplava, stanja mora te potreba u energetici i drugim gospodarskim sektorima. 

Digitalni blizanac Zemlje za praćenje i prognoziranje ekstremnih događaja razvija se s ciljem omogućavanja gotovo trenutačnih odgovora na izazove poput oluja, poplava, suša, šumskih požara, toplinskih valova i zagađenja zraka. On je jedan od prva dva visoko prioritetna tematska digitalna blizanca Zemlje koji su dio ambiciozne inicijative Europske unije, Destination Earth (DestinE) usmjerene na ostvarivanje zelene i digitalne tranzicije.

Cilj DestinE-a je, do 2030., razviti vrlo preciznu i interaktivnu virtualnu repliku Zemlje koja će revolucionirati način na koji pratimo, modeliramo i simuliramo interakcije prirodnih pojava i ljudskih aktivnosti te nam pomoći dobiti odgovore na pitanja, kao što su: Kako će toplinski valovi izgledati u svijetu toplijem za 2 °C ili 4 °C? Kako možemo prilagoditi naše gradove, zaštititi sigurnost i zdravlje ljudi?

„Digitalni blizanci Zemlje inicijative Destination Earth, za čiju su isporuku odgovorni ECMWF i njegovi partneri, predstavljaju jedinstvenu infrastrukturu koja će omogućiti izvođenje naprednih simulacija Zemljinog sustava, kako bismo bolje razumjeli na koji će se način naš planet mijenjati pod različitim scenarijima. Projekt se oslanja na snagu europskih nacionalnih meteoroloških i hidroloških službi, kao i vodećih klimatskih znanstvenih centara u Europi. Također koristi vrhunske superračunarske kapacitete EuroHPC-a. Tehnologija digitalnih blizanaca Zemlje značajno će poboljšati postojeće sposobnosti i

mogućnosti nacionalnih meteoroloških i hidroloških službi te usluga koje pruža Copernicus program. Ova će tehnologija omogućiti donosiocima odluka da učinkovitije odgovore na hitne izazove klimatskih promjena i ekstremnih vremenskih događaja, kao i da se bolje prilagode tim promjenama“, istaknula je Irina Sandu, direktorica za Destination Earth pri ECMWF-u.

Stručnjaci DHMZ-a, jednog od partnera ECMWF-a i Météo Francea, doprinose razvoju i prilagodbi softverskog koda numeričkog modela ACCORD konzorcija, koji okuplja 26 nacionalnih meteoroloških službi koje zajednički rade na unapređenju numeričke prognoze vremena visoke prostorne rezolucije na ograničenom geografskom području. Također sudjeluju u implementaciji modela visoke razlučivosti, razvoju okvira za naknadnu obradu podataka i umjetnu inteligenciju, dizajn toka podataka te modeliranje utjecaja vremenskih ekstrema na područja kao što su obnovljivi izvori energije, požari i sl.

„Ovim projektom naši stručnjaci ne samo da poboljšavaju preciznost vremenskih prognoza u Europi, nego i unapređuju kapacitete DHMZ-a za pravovremeno izdavanje upozorenja na opasne vremenske događaje. To uključuje prognoze vremenskih uvjeta koji imaju velik utjecaj na sektore poput pomorstva, prometa, poljoprivrede i obnovljivih izvora energije“, rekao je glavni ravnatelj DHMZ-a, Ivan Güttler. 

Zagrebački sastanak održava se nakon što je u lipnju ove godine počela druga faza projekta. Ona obuhvaća pripremu, testiranje i implementaciju ključnih komponenti sustava. Osim prva dva digitalna blizanca Zemlje—jedan za ekstremne vremenske događaje i drugi za prilagodbu klimatskim promjenama—završena je i isporuka Digital Twin Enginea (DTE).

Radi se o softverskoj infrastrukturi koja će integrirati druge tematske digitalne blizance, poput onih vezanih za mora, oceane i bioraznolikost, u jedinstveni digitalni model Zemlje. Razvoj DTE-a vodi ECMWF u suradnji sa svojim članicama i partnerima. Također razvijene su i druge dvije važne komponente projekta. Europska organizacija za korištenje meteoroloških satelita (EUMETSAT) razvila je podatkovno jezero (eng. Data Lake) koje će korisnicima osigurati pristup velikim količinama podataka iz različitih izvora, dok je Europska svemirska agencija (ESA) izradila platformu (Core Service Platforma) kako bi korisnici imali pristup alatima, aplikacijama i uslugama DestinE programa.

Nakon što je inicijalni sustav DestinE postao funkcionalan, u nastavku će naglasak biti na njegovom daljnjem razvoju s posebnim fokusom na korisnike kojima će omogućiti pristup scenarijima, prognozama i vizualizacijama ekstremnih vremenskih događaja, evoluciji prirodnih katastrofa te strategijama prilagodbe klimatskim promjenama.

Posebna je specifičnost ovog projekta kombiniranje velikih količina podataka iz različitih izvora, što zahtjeva neviđene podatkovne i računalne resurse. Po prvi put meteorolozi koriste najmoćnija europska superračunala s hibridnom CPU-GPU infrastrukturom. Među njima je i superračunalo LUMI, snage 375 petaflopsa, koje je čak 1000 puta jače od superračunala DHMZ-a.

Zahvaljujući ovoj inicijativi, Europa će biti bolje pripremljena za odgovor na velike prirodne katastrofe, prilagodbu klimatskim promjenama i ekstremima te procjenu potencijalnih socioekonomskih i političkih učinaka takvih događaja na naše zajednice.