El Living Earth Simulator (LES), un modelo informático que simula todo el planeta Tierra, intentará llevar el modelado del sistema terrestre a un nuevo nivel acoplando los complejos procesos que impulsan el clima, los ecosistemas, los comportamientos humanos y la dinámica social de la Tierra.
El LES se desarrollará por etapas. La primera etapa, que se centra en la ciencia del clima, es una continuación del Simulador de la Tierra que los japoneses han utilizado desde 2002 para simulaciones climáticas basadas en el Modelo de Simulador de la Tierra (ESM) de la supercomputadora.
La segunda etapa introducirá un modelo de ecosistema y la tercera etapa agregará actividades humanas. El objetivo es lograr su pleno funcionamiento para 2030.
El LES estará ubicado en el Centro RIKEN de Ciencias Computacionales en Kobe, Japón. Una vez finalizado, se espera que LES sea capaz de realizar 1 exaflop de operaciones de punto flotante por segundo (mil millones de billones de operaciones por segundo) o 100 veces más potente que el ESM actual.
Se espera que las simulaciones del modelo proporcionen a los científicos predicciones mucho más precisas sobre cómo cambiará el planeta en el futuro, cómo el calentamiento global y el cambio climático afectarán a la biosfera y cómo se pueden abordar los desafíos ambientales.
Operación detallada
El LES opera simulando los procesos físicos y químicos en los sistemas de la Tierra, incluida la atmósfera, los océanos, la criosfera, la superficie terrestre y la biosfera, así como las actividades humanas y las interacciones sociales.
Por ejemplo, los procesos físicos y químicos en la atmósfera se simulan resolviendo ecuaciones de dinámica de fluidos, y los aerosoles y las nubes resolviendo ecuaciones de microfísica y reacciones químicas.
Además del calentamiento global y el cambio climático, el LES está diseñado para simular una amplia gama de otros fenómenos del sistema terrestre, incluidos terremotos y tsunamis, volcanes, inundaciones y sequías, huracanes y El Niño-Oscilaciones del Sur (ENSO).
El LES se actualiza constantemente con los últimos conocimientos y datos científicos, lo que garantiza que sus predicciones sean lo más precisas y fiables posible. Estos datos se introducen en el modelo y son procesados por la supercomputadora, que simula las interacciones de diferentes sistemas terrestres y genera pronósticos de las condiciones ambientales y climáticas futuras.
Los resultados del modelo se pueden analizar y visualizar utilizando varias herramientas, lo que permite a los investigadores obtener información sobre la interconexión de los sistemas de la Tierra y los impactos de las actividades humanas.
Uno de los desafíos clave en el desarrollo del LES es representar la complejidad de los sistemas de la Tierra en un modelo informático. Los científicos deben simplificar ciertos procesos e interacciones para que el modelo sea computacionalmente factible y, al mismo tiempo, garantizar que las predicciones del modelo sean precisas y confiables.
Otro desafío es la gran cantidad de datos necesarios para inicializar el modelo y validar sus predicciones. Los científicos trabajan constantemente para mejorar la precisión del modelo y hacerlo más eficiente para que pueda utilizarse para hacer predicciones cada vez más detalladas y fiables sobre el futuro del planeta.
Aplicaciones del LES
Se espera que la LES tenga un impacto significativo en varias áreas, entre ellas:
- Ciencias del clima :El modelo se puede utilizar para predecir cómo el calentamiento global y el cambio climático afectarán los sistemas y ecosistemas de la Tierra.
- Gestión ambiental: El LES puede ayudar a identificar y mitigar los impactos ambientales de las actividades humanas, como la contaminación, la deforestación y la urbanización.
- Respuesta y preparación ante desastres :El modelo puede proporcionar alerta temprana de posibles desastres, como terremotos, tsunamis y huracanes.
- Educación e investigación :El LES se puede utilizar como herramienta para enseñar a los estudiantes sobre las ciencias del sistema terrestre y realizar investigaciones sobre una amplia gama de temas ambientales.
Al simular las complejas interacciones entre los diferentes componentes del sistema Tierra, el LES pretende proporcionar conocimientos invaluables sobre el pasado, presente y futuro del planeta, y apoyar la toma de decisiones para la gestión ambiental sostenible y el bienestar humano.
