El primer gemelo digital de la Tierra dará respuestas mucho más precisas sobre el futuro climático

Imagine que los superordenadores más potentes del mundo generan una copia digital del planeta Tierra que evoluciona en tiempo real y a la vez es capaz de simular los escenarios climáticos futuros en función de nuestras actuaciones. Imagine, además, que una aplicación digital le permite hablar directamente con la Tierra, como si fuera un asistente virtual tipo Siri o Alexa, y puede plantearle preguntas. “¿Debería comprarme una casa en la costa de Málaga o va hacer demasiado calor a partir de 2030? ¿Es seguro invertir en un parque eólico en Albacete? ¿Puedo poner un viñedo en el sur de Valladolid o las sequías arruinarán mi negocio?”.

Es es el objetivo final del proyecto Destination Earth (DestinE), una de las apuestas estrella de la Comisión Europea, que acaba de culminar su primera fase y que pretende desarrollar “un modelo digital de alta precisión de la Tierra” para modelar, monitorizar y simular fenómenos naturales, peligros y actividades humanas relacionadas y ayudar a los usuarios a diseñar estrategias de adaptación y medidas de mitigación precisas y viables. 

“Acaba de terminar la primera fase de dos años; eso significa que hemos demostrado que el modelo funciona, que se pueden generar datos, y hemos creado la infraestructura para empezar a usarlo”, explica Mario Acosta, investigador del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), institución que ha tenido un papel fundamental en el desarrollo del gemelo digital en la primera fase de la iniciativa. “A partir de ahora, durante los dos años de la segunda fase, vamos a mostrar al público los casos de uso, los ejemplos de cómo se podrían usar estos datos, y vamos a crear las aplicaciones para que un gobierno, o quien sea del sector socioeconómico o un usuario de a pie, empiece a poder usarlo”, explica Acosta. Lo que significa que dentro de poco cualquiera podrá empezar a acceder a los datos y a hacer las preguntas al gemelo directamente, destaca.

Hasta 500 veces más potente

Las simulaciones en alta resolución de estos escenarios futuros son posibles gracias a la potencia de cálculo de superordenadores como MareNostrum 5 o LUMI, que para este trabajo producen casi 2.000 TB de datos, es decir, 82.000 películas a 4K. “Para hacerse una idea, estamos empleando una capacidad de procesamiento 500 veces mayor que los mejores modelos climáticos actuales”, señala Francisco Doblas-Reyes, director del Departamento de Ciencias de la Tierra del BSC y líder de esta parte del proyecto, además de referente mundial en modelización climática. “Estamos haciendo algo diferente, una generación de modelos que simulan el clima a una resolución muchos más alta; frente a la resolución de unos 100 km de los modelos actuales —subraya—, en Destination Earth se ejecuta a una resolución global de entre 5 y 10 km, dos órdenes de magnitud mayor”.

Si Europa ya cuenta con el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (ECMWF), los servicios de la Agencia Espacial Europea (ESA) y el conglomerado de satélites de EUMETSAT, ¿para qué necesitamos un proyecto como este, con más resolución? “Porque existe un consenso de que los modelos actuales no son suficientemente detallados para poder proporcionar información fiable a escala local y regional, como el Mediterráneo, Europa Central o la parte occidental de África”, responde Doblas-Reyes. “Esto es importante, porque condiciona las decisiones que se toman tanto desde lo público como en el sector privado”.

Estamos empleando una capacidad de procesamiento 500 veces mayor que los mejores modelos climáticos actuales

Francisco Doblas-Reyes — Director del Departamento de Ciencias de la Tierra del BSC

Este servicio, avisan sus autores, no sustituiría a sistemas de vigilancia meteorológica y climática como Copernicus, pero servirá para proporcionar información mucho más precisa sobre los escenarios climáticos que se negocian en las cumbres del clima (COPs), reduciendo los niveles de incertidumbre de las diferentes trayectorias en los diversos escenarios de reducción de emisiones.

La Tierra, bajo el bisturí

En términos metafóricos, esta ampliación de la capacidad de simular el clima supone pasar de ver la Tierra en el fondo de la consulta a tumbarla en una camilla y diseccionarla con un bisturí. “Es un avatar del planeta en el que podemos hacer intervenciones, en el que se integra todo el conocimiento que tenemos sobre la atmósfera usando ecuaciones del océano o de la evolución de los gases, que nos muestran todos los futuros plausibles”, asegura el líder español del proyecto. “Lo que buscamos con esa resolución no es solo añadir más datos, no es tener más píxeles”, añade Acosta. “Además somos capaces de simular los eventos de pequeña escala, en la línea de costa, los típicos remolinos o las nubes, cosas que antes solo suponíamos”.

Doblas-Reyes recuerda cuando, hace unas décadas, apenas había unas cuantas imágenes desde el satélite de estos fenómenos, lo que pone en perspectiva este salto de gigante. “Ahora, no solo es que tengas el equivalente de imágenes del satélite, sino que tienes un huracán, por ejemplo, y puedes ver lo que hace dentro del océano, como si pudieras meter la cabeza y ver cómo está extrayendo energía y qué implicación tiene eso para la circulación oceánica”, relata. “Esto hasta ahora era impensable; por primera vez podemos ver cómo funciona el sistema climático en su conjunto, todo a la vez”. 

Visualizaciones como nunca habíamos imaginado

Dentro de esta primera fase, el Barcelona Supercomputing Center también ha creado una serie de visualizaciones en vídeo que permiten observar nuestro planeta como nunca habíamos imaginado y prever distintos escenarios climáticos futuros. “De momento, estos vídeos son solo una ilustración del tipo de simulación que estamos haciendo”, explica Doblas-Reyes. “Están ilustrando el nivel de detalle al que estamos resolviendo el clima del planeta, son una simulación generada por el programa de cómo sería el planeta en la década de 2030, algo que nadie es capaz de hacer ahora mismo”. 

“Uno de los vídeos, por ejemplo, muestra la temperatura combinada de la superficie, el viento y la presión atmosférica en 2030”, indica Acosta. “No es lo que va a pasar, pero sí es un ejemplo válido para ver cómo funciona el sistema”. Según el especialista, los datos se introducirán en una matriz y las aplicaciones los usarán para hacer interpolaciones que vayan buscando en qué zonas de Europa va a haber precipitaciones cero o cercanas a cero durante un tiempo, por ejemplo, o cuándo va a ver vientos equivalentes a un tornado. El vídeo solo funciona a título demostrativo, porque la información realmente interesante para quienes tienen que tomar decisiones se aportará en formatos de tipo, según los investigadores, que incluirán modelos de lenguaje de inteligencia artificial, del estilo de ChatGPT. 

“Ahora vamos a trabajar en la capacidad de ofrecer narrativas y responder a las preguntas tanto de ciudadanos como el mundo de la empresa”, explica Doblas-Reyes. “Alguien de Barcelona podrá consultar, por ejemplo, cuáles son los riesgos o la probabilidad de que los procesos erosivos en la costa vayan por encima de lo que hemos estimado”. Esto podría servirle para decidir si se compra una casa en la playa, por ejemplo. Y los gobiernos podrían usar la misma herramienta para trazar sus planes de mitigación a medio plazo. “Se trata de dar un salto cualitativo y pasar a dar las proyecciones climáticas como un servicio”, resume.