Crean un gemelo digital de la Tierra que simula el ciclo del agua

Los científicos han creado un gemelo digital de la Tierra que permite realizar simulaciones interactivas de escenarios de desastres naturales en el ciclo del agua para prevenir inundaciones, deslizamientos de tierra y sequías.

Google Earth permite a cualquier persona con acceso a Internet explorar la superficie de nuestro planeta con increíble detalle. ¿Qué pasaría si también pudiéramos ver la temperatura, las precipitaciones y otros fenómenos con el mismo nivel de detalle? ¿Y observar cómo cambian con el tiempo, o incluso "experimentar" con sus valores para ver qué puede suceder en el futuro?

Ya sabemos cómo construir gemelos digitales del cerebro

Un nuevo modelo de gemelo digital de la Tierra promete exactamente eso. Conocido como Plataforma Hidrológica Digital Twin Earth (DTE), se está desarrollando con el apoyo de la Agencia Espacial Europea (ESA) y promete ser una herramienta revolucionaria en la lucha contra el cambio climático y la predicción de desastres naturales.

Ciclo del agua

DTE es un modelo virtual de alta resolución de nuestro planeta que simula el ciclo del agua entre los distintos compartimentos que forman la hidrósfera y otros procesos naturales. Ha sido desarrollado por científicos e ingenieros de Italia, Estados Unidos, Países Bajos y Sri Lanka, que presentan sus resultados en la revista Frontiers in Science.

El ciclo del agua parece simple en teoría, pero los impactos humanos, el cambio climático y la complicada geografía impiden que las inundaciones y las sequías sean fáciles de predecir.

Al integrar datos detallados de todos esos procesos en cada rincón del mundo, desde las cumbres más altas hasta las aguas subterráneas más profundas, los científicos pueden prever escenarios de desastres naturales como inundaciones, deslizamientos de tierra y sequías.

Observaciones satelitales

El modelo se creó combinando datos satelitales con mediciones de humedad del suelo, precipitación, profundidad de la nieve, evaporación y caudal de ríos.

El modelo, el primero de su género que utiliza observaciones satelitales, añade simulaciones informáticas e inteligencia artificial para replicar y predecir las condiciones de la Tierra en tiempo real.

Por ejemplo, al simular un deslizamiento de tierra, se pueden monitorear los riesgos y condiciones asociados como si estuvieran ocurriendo en ese momento y podría ayudar a informar las estrategias de gestión de recursos hídricos y resiliencia ante desastres de este tipo.

Breve descripción general (en inglés) de la plataforma de hidrología Digital Twin Earth (DTE).

Cuenca Mediterránea

Los científicos ya han comenzado a trabajar en casos de estudio específicos, como el ciclo del agua en la Cuenca Mediterránea.

La cuenca mediterránea ha sido seleccionada porque experimenta fenómenos meteorológicos extremos, como inundaciones y sequías, y se ve fuertemente afectada por el cambio climático. Esto lo convirtió en un punto de partida útil para desarrollar simulaciones para condiciones de demasiada y muy poca agua.

El valle del río Po, en el norte de Italia, fue elegido para crear prototipos de estudios de caso por dos razones. Una de ellas es porque la zona incluye características variadas que hacen que el ciclo del agua sea difícil de simular, desde montañas con glaciares hasta valles con industria y riego. La segunda es que se dispone de observaciones terrestres de alta calidad para esta zona, que los autores podrían utilizar para validar los datos satelitales.

Grandes desafíos

Si bien el modelado del equipo se centra en una región a gran escala, también hay planes para investigar estudios más localizados. Pero, por ahora, los científicos continúan centrándose en los desafíos más grandes y persistentes de su mecanismo.

El modelo está en pleno desarrollo y se propone revisar sus complejos algoritmos a medida que se sigan agregando cantidades significativas de datos. También se propone realizar más observaciones terrestres para continuar verificando los datos satelitales.

A largo plazo, la meta es expandir estos modelos para cubrir más aspectos del sistema terrestre y proporcionar una herramienta aún más completa para la gestión de riesgos y la planificación de políticas ambientales.

Referencia

A Digital Twin of the terrestrial water cycle: a glimpse into the future through high-resolution Earth observations. Luca Brocca et al. Front. Sci., 05 March 2024, Volume 1 – 2023.DOI:https://doi.org/10.3389/fsci.2023.1190191