Newsletter Fix the Planet : Une Terre virtuelle peut-elle aider à lutter contre le climat ?

Sentinel-5P, l’un des satellites qui sera utilisé par Destination Earth

Médialab ESA / ATG

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Le mercredi 30 mars a vu le lancement d’un projet de l’Union européenne de 140 millions d’euros pour construire des “jumeaux numériques” de la Terre : des simulacres détaillés et interactifs de la planète qui permettront à tous, des scientifiques aux sociétés énergétiques, d’explorer les impacts du changement climatique et la façon dont nous nous adaptons. pour eux.

Destination Earth est une entreprise extrêmement ambitieuse de la Commission européenne qui a mis des années à se préparer. Les chercheurs espèrent que cela pourrait inaugurer un nouveau niveau de granularité et de précision dans nos projections du futur changement climatique au niveau local, afin que les gouvernements puissent mieux se préparer aux événements météorologiques extrêmes comme les inondations qui ont frappé l’Allemagne et les pays voisins l’année dernière.

Mais cela changera-t-il vraiment le cadran sur notre capacité à construire des défenses contre les inondations plus efficaces et à développer des systèmes d’énergie renouvelable plus efficaces ? J’ai rencontré l’un des principaux architectes du projet, Peter Bauer du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF), pour le savoir.

Qu’est-ce que c’est?

Les jumeaux numériques sont construits par ce qui est en fait une start-up basée à Bonn, en Allemagne, avec un personnel éventuel d’environ 50 personnes. L’équipe rassemblera la science appliquée et informatique pour créer les simulations interactives, qui seront initialement axées sur reproduisant la façon dont les conditions météorologiques extrêmes changent à mesure que les températures moyennes mondiales augmentent de 1,5 ° C au-dessus des niveaux préindustriels dans les décennies à venir.

Les jumelages sont également destinés à aider les pays à créer des zones dédiées aux installations d’énergie renouvelable, explique Bauer : ils pourraient donner à une entreprise énergétique un nouvel aperçu de la façon dont la vitesse du vent devrait changer à travers la mer du Nord dans les années à venir, par exemple. Bauer aime appeler les jumeaux numériques un « espace interactif » pour explorer « ce métaverse des données climatiques ». Par métavers, il n’entend pas la vision de Meta des avatars et de la réalité virtuelle, mais « une bonne illustration de ce que l’on entend par interactivité : je peux jouer avec les données dans les quatre dimensions de l’espace et du temps ; Je peux verrouiller les applications. ”

N’avons-nous pas été ici avant?

Le programme a émergé des ruines d’un projet encore plus ambitieux de supercalcul sur le changement climatique appelé ExtremeEarth, que l’UE a finalement annulé. Mais cette fois, ça se passe. Le budget a été approuvé en décembre dernier, ce qui signifie que le financement est garanti jusqu’à la fin de 2024, mais l’ensemble de l’entreprise devrait durer jusqu’à 10 ans.

En quoi est-ce différent des modèles climatiques typiques ?

Le niveau de détail qu’il offrira au niveau local – la résolution – devrait être supérieur à la plupart des modèles de changement climatique actuels. “Le développement d’un jumeau numérique haute résolution de la planète Terre est vital si nous voulons relever les défis du changement climatique”, déclare Tim Palmer de l’Université d’Oxford, qui avait été l’un des partisans d’ExtremeEarth. « Nous savons que la Terre se réchauffe, mais notre connaissance des impacts régionaux est faible. Le cœur de Destination Earth sera une nouvelle description ultra-haute résolution du système climatique. »

Les jumeaux ne seront pas en mesure de prédire la prochaine crue ou tempête dans les mois à venir, en raison de la nature chaotique du temps, explique Erich Fischer de l’ETH Zurich en Suisse. Mais ils devraient nous aider à mieux planifier. “Ils peuvent nous informer des événements météorologiques extrêmes potentiellement invisibles auxquels nous devons nous préparer aujourd’hui et dans les prochaines décennies, et ainsi éclairer nos décisions et notre planification, par exemple, des villes ou des systèmes énergétiques futurs”, dit-il. Destination Earth devrait également utiliser davantage l’apprentissage automatique que la plupart des modèles existants, déclare Bauer.

Qu’est ce qui se passe maintenant?

Bauer et ses collègues sont vraiment en mode start-up. Alors que l’ECMWF construit lui-même de nombreux éléments des jumeaux numériques, il externalise également beaucoup. La semaine dernière, il a lancé un appel d’offres pour le volet adaptation au changement climatique, afin de pouvoir simuler les changements dans les décennies à venir. Cette semaine, il a lancé un appel d’offres pour des travaux sur la partie climatique extrême des jumeaux, traitant des incendies, de la pollution, des inondations, etc. L’équipe travaille également d’arrache-pied pour obtenir des ressources de calcul intensif – un système a été activé en Finlande, un est en cours de construction en Italie, un est en cours de négociation en Espagne – pour exécuter la simulation. Ils sont tous « pré-exascale » en termes de puissance de traitement, ce qui signifie qu’ils sont classés à moins d’un million de téraflops. Le finlandais est le supercalculateur public le plus puissant au monde, capable de 552 000 téraflops. À titre de comparaison, le supercalculateur le plus puissant du Royaume-Uni a été mis en marche en novembre dernier et est évalué à 19 539 téraflops.

Quel impact ces jumeaux numériques auront-ils vraiment ?

Fischer dit qu’il s’agit d’un “projet extrêmement ambitieux et très innovant”. Palmer espère que cela “lancera une révolution dans la modélisation du système terrestre”. Il pense que l’arrivée du calcul haute performance exascale rendra ce changement possible. « Pour le bien de la société du monde entier, nous en avons besoin le plus tôt possible », dit-il.

Ted Shepherd de l’Université de Reading, au Royaume-Uni, affirme que le nouveau système devrait offrir des niveaux de détail plus réalistes pour les événements météorologiques extrêmes que les modèles climatiques actuels. Mais il craint que les attentes quant à la précision avec laquelle les jumeaux numériques peuvent projeter l’impact futur du changement climatique ne soient trop élevées. Certaines des incertitudes les plus persistantes dans les modèles climatiques, telles que les nuages ​​​​bas, agissent à des échelles trop petites pour être captées par Destination Earth, mais ont des ramifications mondiales pour le réchauffement climatique et son impact local. “Ainsi, alors que les systèmes météorologiques eux-mêmes seront simulés de manière plus réaliste qu’à l’heure actuelle, il est fort probable que l’effet du changement climatique sur ces systèmes restera très incertain”, dit-il.

L’UE n’est pas non plus la seule entité à essayer de construire un jumeau numérique de la Terre sur le changement climatique. La société technologique américaine NVIDIA a annoncé en novembre dernier qu’elle construisait un jumeau numérique “Earth-2”, pour simuler le changement climatique jusqu’à une résolution d’un mètre, plutôt que la résolution de 10 à 100 kilomètres habituellement utilisée dans les modèles. Bauer dit que son équipe discute avec NVIDIA de la façon dont ils peuvent travailler ensemble. L’un des éléments clés de Destination Earth est qu’il est financé par des fonds publics, de sorte que les données doivent être gratuites et ouvertes à l’utilisation.

Quelles sont les prochaines étapes?

Les jumeaux numériques seront actifs d’ici juin 2024 au plus tard, alors ne soyez pas surpris si vous commencez à voir Nouveau scientifique des histoires quelques mois plus tard sur de nouveaux articles scientifiques utilisant le système pour projeter les futures ondes de tempête en Europe, ou sur la façon dont les températures futures pourraient affecter la production des panneaux solaires. Une deuxième phase du projet post-2024 devrait voir de nouvelles couches ajoutées aux jumeaux numériques, autour des océans, de la biodiversité et de la géophysique (inondations, tsunamis, etc.). Et quel est le but ultime ? « Plus grand et meilleur », dit Bauer. « Plus grand dans le sens où de plus en plus d’applications et de personnes peuvent l’utiliser. Mieux dans le sens où nous devrions pouvoir exécuter des modèles plus précis avec la même puissance de calcul. Nous en apprendrons beaucoup plus. »

Plus de correctifs

  • L’énergie éolienne et solaire a généré un dixième de l’électricité mondiale l’an dernier, un niveau record. Au total, plus de 50 pays ont maintenant franchi le cap des 10 %, selon un rapport du groupe de réflexion Ember.
  • En parlant de solaire, la source d’énergie connaît un moment au Royaume-Uni malgré l’absence de subventions ces dernières années. Plus de 30 grands projets solaires d’une capacité combinée de plus de 3 gigawatts, assez pour alimenter des centaines de milliers de foyers, ont un permis de construire et devraient être construits prochainement, selon un rapport d’AMA Research. À surveiller, la ferme solaire de Cleve Hill dans le Kent, dont la construction devrait commencer dans les prochains mois.
  • Une date pour votre agenda : lundi prochain verra la publication du rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat sur la manière dont nous atténuons le réchauffement climatique. À surveiller : un examen attentif des absorptions de dioxyde de carbone, l’aspect social de la manière dont nous réduisons les émissions et une concentration sur l’action à court terme plutôt que sur ce que nous faisons dans la seconde moitié du siècle.

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