Esta semana se ha activado el sistema inicial Destination Earth (DestinE), una iniciativa emblemática de la Comisión Europea para desarrollar un modelo digital altamente preciso de la Tierra para monitorizar, simular y predecir la interacción entre los fenómenos naturales y las actividades humanas, con la finalidad de combatir el cambio climático en base a datos.
La iniciativa DestinE fue lanzada oficialmente en 2022. Los encargados de su implementación son el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Medio Plazo (ECMWF), la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT), bajo el liderazgo de la Comisión Europea y con la colaboración de más de 100 socios de toda Europa.
Gracias a la potencia de cálculo de los superordenadores de la empresa común europea de informática de alto rendimiento (EuroHPC) y la inteligencia artificial, DestinE está utilizando capacidades de modelado avanzadas. Dentro de la iniciativa, superordenadores como el MareNostrum 5 del Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) y el LUMI de Kajaani (Finlandia), tienen la tarea de simular los efectos del cambio climático y los fenómenos meteorológicos extremos.
El presupuesto de DestinE, financiado a través del programa Europa Digital, supera los 315 millones de euros. El lanzamiento del sistema inicial marca el final de la primera fase y el inicio de la segunda, ambas dotadas con más de 150 millones cada una.
Por otro lado, la tercera fase y su financiación están sujetas al acuerdo sobre el programa final de Europa Digital para el periodo 2025-2027, que se está redactando actualmente. Asimismo, a través del programa Horizonte Europa, se ha concedido financiación adicional para la I+D en capacidades adicionales de gemelos digitales.
Contribuirá a alcanzar los objetivos de la doble transición verde y digital, en línea con el Pacto Verde y la estrategia digital de la UE. Además, representa un componente clave de la estrategia europea para los datos, ya que consolida el acceso a valiosas fuentes de datos de toda Europa.
Plataforma principal, gemelos digitales y data lake
El sistema inicial DestinE ya está operativo y está previsto que evolucione continuamente con la ampliación de sus operaciones y el desarrollo de más componentes. Entre las principales características del sistema, se incluye una plataforma principal de servicios básicos, que permite a los usuarios acceder a una amplia gama de servicios, herramientas y aplicaciones, creando un nuevo ecosistema flexible y escalable. Ha sido desarrollada por la Agencia Espacial Europea.
Por su parte, dos gemelos digitales, uno sobre la adaptación al cambio climático y otro sobre fenómenos climatológicos extremos, ofrecen datos de alta resolución que respaldan el análisis y la prueba de escenarios.
ECMEF, junto con centros de ciencia climática, servicios meteorológicos nacionales, instituciones de investigación y centros de supercomputación europeos, ha desarrollado estos gemelos digitales y el motor (un conjunto de instalaciones de software) que respalda sus operaciones en los sistemas EuroHPC y permite gestionar sus grandes cantidades de datos.
Por último, el data lake desarrollado por EUMETSAT proporciona acceso a los datos de los gemelos digitales de DestinE y a un gran número de fuentes de información, como Copernicus, el programa de observación de la Tierra de la Unión Europea; ECMWF, ESA, EUMETSAT y fuentes de datos socioeconómicos.
Además, permite procesar los datos online, la interoperabilidad y acelera la capacidad de cruzar diferentes tipos de información para ofrecer modelos y respuestas de manera sencilla a los usuarios. Diseñado en una infraestructura en la nube distribuida, el data lake proporciona capacidades de almacenamiento y computación en la nube altamente escalables.
El BSC colabora en la iniciativa europea DestinE
El BSC ha colaborado en el desarrollo de ambos gemelos digitales y ha tenido un papel especialmente relevante en el de adaptación al cambio climático a la hora de desplegar algunos de los modelos climáticos en los nuevos superordenadores de la EuroHPC y garantizar que funcionen eficientemente en estas plataformas. Este gemelo digital ha contado con la participación de 12 instituciones de seis países europeos a través de un contrato suscrito con el ECMWF y bajo la coordinación del centro finlandés CSC (IT Center for Science).
El gemelo digital del clima es un esfuerzo para hacer operativa la producción de proyecciones climáticas globales para las próximas décadas y proporcionar información coherente sobre el sistema terrestre y los sectores de impacto, de escalas globales a escalas locales, a fin de apoyar las políticas de adaptación climática y cubrir las necesidades de los sectores especialmente vulnerables.
Ofrecerá nuevas capacidades para evaluar el impacto de las futuras decisiones socioeconómicas y políticas, que corresponden a diferentes escenarios de emisiones, mediante la realización de simulaciones numéricas climáticas a escala global, las cuales proporcionarán estimaciones de los riesgos climáticos asociados con una resolución espacial de 5 a 10 km.
Este gemelo digital utiliza una nueva generación de modelos climáticos que aumentan el realismo de los fenómenos representados gracias a sus resoluciones mejoradas y a los desarrollos de software realizados. Además, sitúa a los usuarios en el centro de la producción de la información climática, con un enfoque operativo que permite formular preguntas de interés climático para que el gemelo las aborde.
Su implementación implica, fundamentalmente, un desarrollo computacional para la integración en la infraestructura del motor de los gemelos digitales de DestinE de tres modelos climáticos globales de alta resolución para simular y predecir su comportamiento a lo largo del tiempo.
Las distintas visualizaciones muestran cómo se vería el planeta desde el espacio a simple vista en un escenario futuro simulado, incluidas nubes y hielo marino, las diferentes variables atmosféricas y oceánicas, la temperatura combinada de la superficie, el viento y la presión atmosférica; y las nubes y precipitaciones.
En su segunda fase, Destination Earth también utilizará el MareNostrum 5, capaz de realizar hasta 314.000 billones de cálculos por segundo.
Hacia un modelo digital completo de la Tierra
El sistema inicial DestinE presenta avances en términos de precisión, detalle local, acceso a la información, velocidad e interactividad. En un contexto en el que los datos de Copernicus confirman una racha sin precedentes de récords de temperatura global, inicialmente la atención se centrará en los efectos del cambio climático y los fenómenos meteorológicos extremos, su impacto socioeconómico y sus posibles estrategias de adaptación y mitigación.
Todos los visitantes de la plataforma tienen acceso a algunas de las capacidades del sistema DestinE, mientras que grupos seleccionados de usuarios pueden acceder progresivamente a servicios avanzados y conjuntos de datos para probar, mejorar y seguir desarrollando el sistema hasta su plena operatividad.
En esta versión inicial, los primeros grupos seleccionados de usuarios pueden explorar y procesar los datos generados por las simulaciones de los dos primeros gemelos digitales. La plataforma DestinE ofrece acceso a un número cada vez mayor de servicios de datos innovadores y es la puerta de entrada para ingresar a la comunidad, ya sea como usuario o como proveedor de servicios.
El próximo hito clave de DestinE está previsto para el año 2027 y consiste en la mejora del sistema, la prestación de servicios adicionales, desarrollos innovadores de inteligencia artificial y sinergias con otros gemelos digitales. Para 2030, debería completarse una réplica digital total de la Tierra.
Con esta iniciativa, Europa estará mejor preparada para responder a grandes desastres naturales, adaptarse al cambio climático y evaluar sus posibles impactos socioeconómicos y políticos.