法國打造地球“數字孿生體”

參考消息網9月7日報道據法國《回聲報》網站9月2日報道，歐盟委員會希望通過地球的“數字孿生體”(“目的地地球”計劃的展示性項目)在2030年前創建出極其精準的天氣和氣候模型。將這些模型聚在一起將形成地球的數字復制品。其目的是，幫助政治和經濟參與者應對環境挑戰。

地球“數字孿生體”（歐洲航天局網站）

孿生系統已在開發中，到2024年夏季將部分投入使用：一個是極端天氣事件孿生系統，另一個是氣候變化孿生系統。法國氣象局是極端天氣事件孿生系統的中標者，負責率領22個歐洲國家的27個機構進行研發。

“目的地地球”計劃目前的預算為1.5億歐元，圍繞另外兩大支柱展開。一方面，歐洲氣象衛星開發組織建立了一個名為數據湖的大型數據庫。該數據庫將匯集“哥白尼計劃”衛星的測量數據、各種地面勘測數據以及“數字孿生體”自身生成的信息。另一方面，歐洲航天局開發了核心服務平臺，能夠訪問“數字孿生體”和數據湖，并進行交互。

歐洲中期天氣預報中心“目的地地球”計劃主任伊里娜·桑杜認為，“‘數字孿生體’確實是這個新信息系統的核心”。重要的不僅是提高其模型的分辨率。這位研究員指出，另外兩個因素也同樣重要：“在一個系統中匯集”盡可能多的目前處于分離狀態的信息，以及對她來說“最重要”的交互。用戶可以訪問所有這些數據，以及選擇自己需要的數據，基于這些數據建立自己的模型，或者以最符合自己需求的方式查詢這些數據。

其實數字模型的原理并不新鮮。包括法國在內的一些國家的科學家多年來一直在開發“地球系統”。在物理觀測和大量計算的基礎上，這些模擬系統再現了環境的不同部分，如大氣、冰和海洋、植被和碳通量。

政府間氣候變化問題研究小組在評估報告中使用這類系統來模擬和預測氣候變化。但“數字孿生體”，顧名思義，要求這些模型更加精確。

第一個“數字孿生”系統應該能夠監測區域級極端天氣事件，如氣旋或熱浪，范圍在200到500米不等。精確度優于目前的1000到2000米，同時使用者還能更好地了解事件的強度和演變情況。它將“按需”運行。歐洲中期天氣預報中心將制作每日全球預報。當極端事件發生時，機構參與者等未來用戶可以要求激活當地的“數字孿生”系統，以精確預測受影響的地區。

“數字孿生”系統還可以跨越國界——在這一測試階段，組件主要集中在歐洲——并精確定位極端天氣事件。桑杜強調，這種“靈活性確實非同一般”。

但極端天氣“數字孿生”系統的功能比其最初的使命更進一步。法國氣象局選擇將“可再生能源、空氣質量和水文”所受影響的模型納入其中。法國氣象局“目的地地球”計劃負責人伊麗莎白·熱拉爾說：“因此，我們已經超越了天氣預報的范疇。”

法國氣象局高等教育與研究部主任馬克·蓬托解釋說，借助這些模型，研究人員“能夠看到政治選擇如何影響我們的生態平衡”。例如，他們正在將現有水壩引入模型，采用不同的水資源管理政策，據此衡量用水沖突對水循環的影響。

芬蘭信息技術科學中心正在開發一個氣候“數字孿生”系統，是按需“數字孿生”系統本地化的體現。它將追蹤20世紀90年代到2030年、甚至2040年的氣候演變。在這個問題上，現有模型同樣可以重現或預測氣候。但這些模型一般以100公里為尺度將大氣層劃分為網格，25公里尺度的模型都很少。

芬蘭信息技術科學中心氣候模型的目標則是讓全球的數據精確度達到5公里尺度。桑杜說，這是“了不起的尺度下降”。她還說：“在天氣上，精確度越高，就越能直接解析過程，進而提高天氣預報的質量。我們正在對氣候進行同樣的探索。”（編譯/趙可心 選報/張百慧）