Sviluppati nuovi gemelli digitali della Terra per prevedere i disastri causati dalle acque

Roma – Un nuovo modo di generare gemelli digitali del Pianeta, sviluppato per permettere di prevenire i disastri causati dall’acqua. Questo è il risultato di una ricerca guidata dal CNR e finanziata dall’Agenzia Spaziale Euopea. In teoria il ciclo dell’acqua sembra semplice, ma gli impatti umani, i cambiamenti climatici e le complessità geografiche fanno sì che in pratica inondazioni e siccità siano difficili da prevedere. Per modellare l’acqua sulla Terra, sono necessari dati ad altissima risoluzione e una modellazione abbastanza sofisticata da tenere conto di tutto, dai manti nevosi sulle montagne all’umidità del suolo nelle valli. Ora, gli scienziati finanziati dall’Agenzia spaziale europea hanno fatto un enorme passo avanti costruendo i modelli più dettagliati creati fino ad oggi. “Simulare la Terra ad alta risoluzione è molto complesso, quindi sostanzialmente l’idea è quella di concentrarsi prima su un obiettivo specifico”, ha affermato il dottor Luca Brocca del Consiglio nazionale delle ricerche italiano, autore principale dell’articolo pubblicato su “Frontiers in Science” che dettaglia i risultati della ricerca. “Questa è l’idea alla base di ciò che abbiamo sviluppato: casi di studio di gemelli digitali per il ciclo dell’acqua terrestre nel bacino del Mediterraneo. Il nostro obiettivo è creare un sistema che consenta ai non esperti, inclusi decisori politici e cittadini, di eseguire simulazioni interattive”. Per costruire i loro modelli di gemelli digitali, Brocca e i suoi colleghi hanno sfruttato straordinari volumi di dati satellitari, combinando nuovi dati di osservazione della Terra che misurano l’umidità del suolo, le precipitazioni, l’evaporazione, la portata dei fiumi e la profondità della neve. Questi nuovi dati, includono misurazioni effettuate molto più frequentemente nello spazio e nel tempo: fino a una volta al chilometro e una volta all’ora. Come uno schermo con più pixel, questi dati ad alta risoluzione creano un’immagine più dettagliata. Gli scienziati hanno utilizzato questi dati per sviluppare la loro modellazione, quindi hanno integrato la modellazione in una piattaforma basata su cloud che può essere utilizzata per simulazioni e visualizzazioni. Questo è l’obiettivo finale: uno strumento interattivo che chiunque possa utilizzare per mappare rischi come inondazioni e frane e gestire le risorse idriche. “Questo progetto è un perfetto esempio della sinergia tra missioni satellitari all’avanguardia e la comunità scientifica”, ha affermato Brocca. “Collaborazioni come questa, insieme agli investimenti nelle infrastrutture computazionali, saranno cruciali per gestire gli effetti del cambiamento climatico e altri impatti umani”. Gli scienziati hanno iniziato modellando la valle del fiume Po, per poi espandere il gemello digitale ad altre parti del bacino del Mediterraneo. I prossimi progetti prevedono di espandersi per coprire tutta l’Europa e le future collaborazioni consentiranno di applicare gli stessi principi in tutto il mondo. “La storia è iniziata con un’iniziativa dell’Agenzia spaziale europea”, ha detto Brocca. “Ho detto che dovremmo partire da qualcosa che conosciamo molto bene. La valle del fiume Po è molto complessa: abbiamo le Alpi, abbiamo la neve, che è difficile da simulare, soprattutto su terreni irregolari e complessi come le montagne. Poi c’è la valle con tutte le attività umane: industria, irrigazione. Poi abbiamo un fiume ed eventi estremi: inondazioni, siccità. E poi ci siamo spostati nel Mediterraneo, che è un buon posto per indagare su eventi estremi sia per troppa che per troppo poca acqua”. Il principale caso d’uso della piattaforma è migliorare la previsione di inondazioni e frane e ottimizzare la gestione delle risorse idriche. Per far sì che tutto ciò funzioni meglio a livello più locale, saranno necessari dati più granulari e una modellizzazione più sofisticata. Secondo Brocca, l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico avranno un ruolo fondamentale nel superare queste sfide, migliorando l’analisi, la raccolta e la velocità di elaborazione dei dati e semplificando la valutazione della qualità dei dati. “Gli sforzi di collaborazione di scienziati, agenzie spaziali e decisori promettono un futuro in cui i gemelli digitali per l’idrologia forniranno informazioni preziose per la gestione sostenibile delle risorse idriche e la resilienza ai disastri”, ha concluso Brocca. (30science.com)