Wielka gra o klimat – europejska technologia z istotną rolą

• Już 100 mln Europejczyków nie ma stałego dostępu do wody pitnej z powodu suszy, co powoduje zmiany społeczne, takie jak: zmniejszenie obszarów zamieszkałych czy problemy zdrowotne;
• Petabajty danych m.in. z unijnego programu obserwacji Ziemi Copernicus udostępniane i przetwarzane w chmurze obliczeniowej to klucz w walce ze zmianami klimatu;
• Każdego dnia eksperci analizują ogromne ilości danych dzięki nowoczesnych narzędzi, których rozwój wzmacnia cyfrowe kompetencje Europy.

Wyższa temperatura – większe wyzwanie technologiczne

Dziś realnym scenariuszem jest globalny wzrost temperatury o ok. 2,4 st. C do 2100 r. (optymistycznie – o 1,5, pesymistycznie – o 3,5). To przyniesie druzgocące konsekwencje. Wg ONZ ponad 2 mld ludzi, w tym 100 mln Europejczyków nie ma dostępu do wody pitnej. Pamiętajmy, iż światowa populacja rośnie, a co za tym idzie – zapotrzebowanie na wodę. Do 2050 r. ponad połowa ziemskiej populacji może cierpieć na niedobór wody pitnej. Konsekwencją będą zmiany społeczne, w tym uchodźctwo klimatyczne. W 2022 r. odnotowano 330 000 nielegalnych przekroczeń granic UE – to najwyższy wynik od 2016 roku (dane Komisji Europejskiej). Jak ocenia Europejska Agencja Środowiska, w negatywnym scenariuszu, w drugiej połowie stulecia fale upałów równie silne lub silniejsze niż w 2003 r. – gdy na skutek wysokich temperatur w Europie przedwcześnie zmarło choćby 70 tys. osób – będą regularne. Równie niebezpieczne staną się powodzie. W latach 2008-19 z tego powodu w Europie miejsce zamieszkania zmieniło ok. 700 tys. osób.

Unijna strategia, polska technologia

Obserwacje na bazie danych satelitarnych Ziemi potwierdzają, iż świat który znamy, przestaje istnieć. Cyfrowe kompetencje Europy w tym zakresie są kluczem do walki ze zmianami klimatycznymi. Nieoceniona w tym zakresie jest unijna inicjatywa Destination Earth, która polega na opracowaniu cyfrowych modeli naszej planety, m.in. na bazie danych satelitarnych, dzięki czemu możliwe jest prowadzenie zaawansowanych badań i analiz ekosystemów z wykorzystaniem sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. Wnioski będą najważniejsze w wielu obszarach życia, od urbanistyki, przez ochronę zdrowia, aż po rolnictwo.

System Destination Earth będzie oparty na trzech komponentach: Core Platform, Data Lake i Digital Twins. Pierwszy to Core Platform – zarządzany przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) portal, który będzie umożliwiał dostęp do usług, narzędzi i aplikacji oferowanych przez DestinE. Drugim filarem jest Data Lake, ogromne repozytorium danych, oparte na usługach chmury obliczeniowej dostarczanych przez polską firmę CloudFerro, realizującą projekt na zlecenie EUMETSAT (Europejska Organizacja Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych). Trzeci komponent dostarczany przez ECMWF (Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody) to Digital Twins – cyfrowe modele Ziemi na podstawie, których możliwe będzie przeprowadzanie symulacji i analiz zmian klimatycznych (i nie tylko!) zachodzących na naszej planecie.

Rolą CloudFerro w tym projekcie jest dostarczenie rozproszonej geograficznie infrastruktury chmur prywatnych na potrzeby komponentu DataLake. Zbudowane i obsługiwane przez polską firmę repozytorium danych Data Lake jest przeznaczone do przechowywania ponad kilkudziesięciu PB danych zlokalizowanych w centrach danych w całej Europie. Poszczególne elementy systemu są zlokalizowane możliwie jak najbliżej superkomputerów zbudowanych w ramach programu EuroHPC. HPC będą przetwarzały modele utworzone w ramach komponentu DigitalTwin, a efekt tych analiz będzie przechowywany w repozytorium Data Lake. Centra danych zlokalizowane są w Warszawie (Polska), Kajaani (Finlandia), Bolonii (Włochy), Darmstadt (Niemcy) oraz Barcelonie (Hiszpania).

Copernicus, czyli pierwszy krok

Otwarty dostęp oraz możliwość przetwarzania i analizowania danych o Ziemi jest możliwe dzięki powołanemu w 2014 r. Europejskiemu Programowi Obserwacji Ziemi Copernicus, kluczowemu elementowi programu kosmicznego Unii Europejskiej. Europejska Agencja Kosmiczna, na zlecenie Komisji Europejskiej (KE), wysłała na orbitę i utrzymuje w działaniu konstelację satelitów Sentinel, realizującą obserwacje optyczne, radarowe, meteorologiczne i spektrograficzne. Dane te są w tej chwili dostępne poprzez Copernicus Data Space Ecosystem realizowany na zlecenie KE przez konsorcjum podmiotów europejskich – T-Systems, CloudFerro, Sinergise, VITO, DLR, ACRI-ST i RHEA.

– Program Copernicus stanowi istotne wsparcie dla międzynarodowych i krajowych organizacji, administracji publicznej oraz twórców aplikacji, dostarczając im rzetelnych, historycznych i aktualnych danych, dzięki którym można podejmować świadome decyzje w różnych obszarach, m.in. ochronie klimatu czy bezpieczeństwie. Jesteśmy dumni, iż jako operator Copernicus Data Space Ecosystem, możemy odgrywać kluczową rolę w programie Copernicus. System jest zbudowany w oparciu o naszą infrastrukturę chmurową i umożliwia bezpłatny i natychmiastowy dostęp do pełnego archiwum danych, z możliwością przeszukiwania i pobierania danych oraz zestawem narzędzi do ich przetwarzania. Na ten moment jest to ponad 70PB danych, a codziennie przybywa ich ponad 26 TB – dodaje Michał Bylicki, dyrektor sprzedaży w CloudFerro.

Działanie dające efekty tu i teraz

Dogłębne analizy danych z rozległych obszarów lub badania prowadzone na bazie dużych ilości danych archiwalnych wymagają przede wszystkich olbrzymiego zaplecza technologicznego, zarówno w zakresie mocy obliczeniowej jak i zasobów do przechowywania danych.

Wśród wielu przykładów efektywnego wykorzystania technologicznych kompetencji w drodze do ochrony środowiska i klimatu warto wymienić projekt Hydro-SAR – prototypowa usługa monitorowania wód podmokłych (WWM) z wykorzystaniem technik SAR świadczona w ramach umowy z Europejską Agencją Kosmiczną przez firmę Terrasigna. Dostęp do danych satelitarnych oraz zasobów chmury obliczeniowej do ich przetwarzania dostarcza platforma CREODIAS, której operatorem jest CloudFerro. W ramach projektu badawczego dotyczącego obszaru delty Dunaju opracowywane są mapy zasięgu wody, mapy kierunków przepływu wody i mapy zmian dynamiki i poziomu wody. Program może być adaptowalny w innych obszarach o podobnych wyzwaniach. Innym przykładem wykorzystania danych satelitarnych i zasobów chmurowych CREODIAS jest platforma OVL OceanDataLab z danymi do monitorowania oceanów.

Podnoszący się poziom wód już dziś zagraża 110 mln osób na świecie, a przewiduje się, iż do końca wieku poziom mórz wzrośnie na tyle, iż swoje miejsca zamieszkania musiałoby opuścić przynajmniej kolejne 80 mln osób. Inicjatywy takie jak Destination Earth i towarzyszące im projekty wspierane przez zaawansowaną technologię powinny przyśpieszyć transformację w zakresie ochrony zarówno obszarów wodnych jak i innych ekosystemów Ziemi, aby zapobiec realizacji tych czarnych scenariuszy dla naszej planety.

Źródła:

• https://www.carbonbrief.org/analysis-global-co2-emissions-could-peak-as-soon-as-2023-iea-data-reveals/
• https://www.gov.pl/web/polskapomoc/dostep-do-wody-w-krajach-rozwijajacych-sie
• https://council.science/publications/water-policy-brief/
• https://www.preventionweb.net/news/germany-climate-change-heat-induced-heart-attack-risk-rise
• https://smoglab.pl/uchodzcy-klimatyczni-zostana-tylko-ubodzy-i-nieporadni/
• https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C79239%2Cwzrost-poziomu-morz-interaktywna-mapa-pokazuje-ktore-rejony-moze-zalac-woda
• https://oko.press/nikt-nie-chce-znikac-kiribati-i-inne-kraje-pacyfiku-zalewa-ocean
• https://www.bloomberg.com/news/articles/2023-12-18/more-than-3-million-americans-are-already-climate-migrants-researchers-say