‘Gêmeo digital’ da Terra pode ajudar a prever desastres naturais


A Plataforma Digital Twin Earth Hydrology, um passo inovador em direção a uma réplica virtual do ciclo da água terrestre, combina novas observações de satélite de alta resolução e modelagem de ponta para construir um ambiente de teste para o nosso planeta. À medida que a crise climática se desenrola e os impactos humanos no ciclo da água aumentam, a modelação excepcionalmente detalhada e complexa — incorporada numa ferramenta de simulação que qualquer pessoa pode utilizar — demonstra o potencial da tecnologia para gerir recursos hídricos e mitigar desastres naturais relacionados com a água.

O ciclo da água parece simples em teoria — mas os impactos humanos, as alterações climáticas e a geografia complicada significam que, na prática, as inundações e as secas continuam a ser difíceis de prever. Para modelar a água na Terra, você precisa de dados de resolução incrivelmente alta em uma extensão imensa e precisa de uma modelagem sofisticada o suficiente para levar em conta tudo, desde camadas de neve nas montanhas até a umidade do solo nos vales. Mas os cientistas financiados pela Agência Espacial Europeia deram um enorme passo em frente ao construir os modelos mais detalhados criados até agora.

“Simular a Terra em alta resolução é muito complexo e, portanto, basicamente a ideia é focar primeiro num alvo específico”, disse o Dr. Luca Brocca, do Conselho Nacional de Investigação de Itália, principal autor do artigo publicado na Frontiers in Science . “Essa é a ideia por trás do que desenvolvemos – estudos de caso de gêmeos digitais para o ciclo da água terrestre na Bacia do Mediterrâneo. Nosso objetivo é criar um sistema que permita que não especialistas, incluindo tomadores de decisão e cidadãos, executem simulações interativas.”

Na engenharia, um gêmeo digital é um modelo virtual de um objeto físico que pode ser testado até a destruição sem causar danos reais. Um gêmeo digital da Terra, constantemente atualizado com novos dados, permitiria simular os melhores e piores cenários, avaliar os riscos e acompanhar o desenvolvimento de condições perigosas antes que elas ocorressem. Essas informações são vitais para o desenvolvimento sustentável e para a proteção das populações vulneráveis.

Para construir os seus modelos de gêmeos digitais, Brocca e os seus colegas aproveitaram volumes extraordinários de dados de satélite, combinando novos dados de observação da Terra que medem a humidade do solo, precipitação, evaporação, descarga de rios e profundidade da neve. Estes dados recentemente disponíveis, cruciais para o desenvolvimento do modelo, incluem medições realizadas com muito mais frequência no espaço e no tempo: uma vez por quilómetro e uma vez por hora. Como uma tela com mais pixels, os dados de resolução mais alta criam uma imagem mais detalhada.

Os cientistas usaram esses dados para desenvolver sua modelagem e, em seguida, integraram a modelagem em uma plataforma baseada em nuvem que pode ser usada para simulações e visualizações. Este é o objetivo final: uma ferramenta interativa que qualquer pessoa pode usar para mapear riscos como inundações e deslizamentos de terra e gerir recursos hídricos. “Este projeto é um exemplo perfeito da sinergia entre missões de satélite de ponta e a comunidade científica”, disse Brocca. “Colaborações como esta, aliadas a investimentos em infraestruturas computacionais, serão cruciais para gerir os efeitos das alterações climáticas e outros impactos humanos.”

O principal caso de uso do projeto é melhorar a previsão de inundações e deslizamentos de terra e otimizar a gestão dos recursos hídricos. Para que isto funcione melhor a um nível mais local, serão necessários dados mais granulares e uma modelização mais sofisticada. Por exemplo, para maximizar o potencial de um gêmeo digital para a agricultura, a resolução dos dados deve ser medida em dezenas de metros, não em centenas.

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