Il Living Earth Simulator (LES), un modello computerizzato che simula l’intero pianeta Terra, tenterà di portare la modellazione del sistema Terra a un nuovo livello accoppiando i complessi processi che guidano il clima, gli ecosistemi, i comportamenti umani e le dinamiche sociali della Terra.
Il LES sarà sviluppato in più fasi. La prima fase, incentrata sulla scienza del clima, è il seguito dell'Earth Simulator, che i giapponesi utilizzano dal 2002 per simulazioni climatiche basate sull'Earth Simulator Model (ESM) del supercomputer.
La seconda fase introdurrà un modello di ecosistema e la terza fase aggiungerà le attività umane. L’obiettivo è raggiungere la piena operatività entro il 2030.
Il LES sarà ospitato presso il RIKEN Center for Computational Science a Kobe, in Giappone. Una volta completato, si prevede che LES sarà in grado di eseguire 1 exaflop di operazioni in virgola mobile al secondo (un miliardo di miliardi di operazioni al secondo) o 100 volte più potente dell'attuale ESM.
Si prevede che le simulazioni del modello forniranno agli scienziati previsioni molto più accurate su come il pianeta cambierà in futuro, su come il riscaldamento globale e il cambiamento climatico influenzeranno la biosfera e su come potranno essere affrontate le sfide ambientali.
Operazione dettagliata
Il LES opera simulando i processi fisici e chimici nei sistemi terrestri, tra cui l'atmosfera, gli oceani, la criosfera, la superficie terrestre e la biosfera, nonché le attività umane e le interazioni sociali.
Ad esempio, i processi fisici e chimici nell'atmosfera vengono simulati risolvendo equazioni fluidodinamiche, mentre gli aerosol e le nuvole risolvendo equazioni microfisiche e di reazione chimica.
Oltre al riscaldamento globale e al cambiamento climatico, il LES è progettato per simulare un'ampia gamma di altri fenomeni del sistema Terra, inclusi terremoti e tsunami, vulcani, inondazioni e siccità, uragani e oscillazioni El Nino-Sud (ENSO).
Il LES viene costantemente aggiornato con le conoscenze e i dati scientifici più recenti, garantendo che le sue previsioni siano il più accurate e affidabili possibile. Questi dati vengono inseriti nel modello ed elaborati dal supercomputer, che simula le interazioni di diversi sistemi terrestri e genera previsioni delle future condizioni ambientali e climatiche.
I risultati del modello possono quindi essere analizzati e visualizzati utilizzando vari strumenti, consentendo ai ricercatori di ottenere informazioni sull'interconnessione dei sistemi terrestri e sugli impatti delle attività umane.
Una delle sfide principali nello sviluppo del LES è rappresentare la complessità dei sistemi terrestri in un modello computerizzato. Gli scienziati devono semplificare determinati processi e interazioni per rendere il modello computazionalmente fattibile, garantendo al tempo stesso che le previsioni del modello siano accurate e affidabili.
Un'altra sfida è l'enorme quantità di dati necessari per inizializzare il modello e convalidare le sue previsioni. Gli scienziati lavorano costantemente per migliorare la precisione del modello e renderlo più efficiente in modo che possa essere utilizzato per fare previsioni sempre più dettagliate e affidabili sul futuro del pianeta.
Applicazioni del LES
Si prevede che il LES avrà un impatto significativo su diverse aree, tra cui:
- Scienze del clima :Il modello può essere utilizzato per prevedere in che modo il riscaldamento globale e il cambiamento climatico influenzeranno i sistemi e gli ecosistemi della Terra.
- Gestione ambientale: Il LES può aiutare a identificare e mitigare gli impatti ambientali delle attività umane, come l’inquinamento, la deforestazione e l’urbanizzazione.
- Risposta e preparazione alle catastrofi :Il modello può fornire un allarme tempestivo su potenziali disastri, come terremoti, tsunami e uragani.
- Istruzione e ricerca :Il LES può essere utilizzato come strumento per insegnare agli studenti la scienza del sistema Terra e per condurre ricerche su un'ampia gamma di argomenti ambientali.
Simulando le complesse interazioni tra i diversi componenti del sistema Terra, il LES mira a fornire preziose informazioni sul passato, presente e futuro del pianeta e a supportare il processo decisionale per la gestione ambientale sostenibile e il benessere umano.
