Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Учёные создали цифрового двойника Земли для моделирования природных катастроф
05.03.2024 [16:19],
Дмитрий Федоров
В ответ на растущую угрозу природных катастроф учёные с поддержкой Европейского космического агентства (ESA) разработали «цифрового двойника» Земли — инновационную модель для моделирования природных бедствий. Этот проект позволит лучше понять и предотвратить реальные риски, связанные с изменением климата, благодаря моделированию различных климатических условий и их последствий для нашей планеты. 
Источник изображения: geralt / Pixabay Земля не смогла бы выжить без воды, которая занимает 71 % всей её поверхности, а океаны составляют примерно 97 % этой цифры. Круговорот воды в природе является крайне сложным процессом из-за непрерывно меняющегося климата, на который оказывает влияние и человек. Поэтому прогнозирование стихийных бедствий, таких как наводнения, оползни и засухи, требует создания и анализа моделей, содержащих как можно больше данных с высоким разрешением, охватывающих каждый сантиметр планеты, от самых высоких горных вершин до водных глубин. Проект создания «цифрового двойника» Земли направлен на то, чтобы предоставить учёным инструмент, с помощью которого можно вводить в модель новые данные и симулировать сценарии природных катастроф в различных условиях по всему миру. Это позволит наблюдать за потенциальными рисками, которые могут возникнуть во время оползней или других бедствий, как если бы они происходили в реальном времени, что, в свою очередь, поможет лучше подготовиться к возможным разрушительным событиям в будущем. Разработка такой модели требует огромных усилий от учёных, которые используют данные, полученные со спутников, включая измерения влажности почвы, осадков, глубины снега, испарения и течения рек, собранные в определённые промежутки времени. Эти данные позволяют создать подробную картину динамики этих переменных на планете. Модель, содержащая данные с высоким разрешением, может служить интерактивным инструментом для учёных. «Моделирование Земли с высоким разрешением очень сложно, поэтому идея состоит в том, чтобы сначала сосредоточиться на конкретной цели, — сообщил Лука Брокка (Luca Brocca) из Национального исследовательского совета (CNR) Италии, являющийся ведущим автором исследования. — Именно эта идея лежит в основе разработанного нами проекта — цифровые двойники для изучения земного водного цикла в Средиземноморском бассейне. Наша цель — создать систему, которая позволит неспециалистам, в том числе лицам, принимающим решения, и гражданам проводить интерактивное моделирование». На первом этапе были смоделированы территории вокруг реки По в Северной Италии и другие части Средиземноморского бассейна. «Мы должны начать с того, что нам хорошо известно, — добавил Брокка. — Долина реки По очень сложная: у нас есть Альпы, есть снег, который трудно моделировать, особенно на неровном и сложном рельефе, как горы. Затем есть долина со всеми видами человеческой деятельности — промышленностью, ирригацией. Затем у нас есть река и экстремальные события — наводнения, засуха. А затем мы переместились в Средиземноморье, которое является хорошим местом для изучения экстремальных явлений, связанных как с избытком, так и с недостатком воды». Усилия учёных сфокусированы на анализе крупных регионов с целью последующего расширения исследований на более локальные области. Планируется расширение модели на другие регионы Европы и сотрудничество с учёными других континентов. Отмечается, что сложность разработанных алгоритмов требует их доработки по мере поступления значительных объёмов данных. Кроме того, по словам учёных, необходимо проводить больше наземных наблюдений, чтобы продолжать проверять данные, полученные со спутников. 
График, показывающий устойчивый рост средней температуры по планете с 1880 года (источник изображения: NASA) Для повышения точности и надёжности «цифрового двойника» Земли проект предусматривает внедрение искусственного интеллекта (ИИ). Использование ИИ позволит минимизировать ошибки, возникающие вследствие атмосферных колебаний в момент получения спутниковых данных. Предполагается, что ИИ, эффективно обученный на соответствующих данных, сможет работать как дополнительный инструмент анализа, уточняя модели в режиме реального времени. Это будет не только способствовать повышению точности прогнозов, но и оптимизировать время, требуемое для аналитической обработки данных, тем самым освобождая ресурсы для решения других критически важных задач в области климатических исследований. Примеры применения ИИ в области прогнозирования погодных условий и предсказания лесных пожаров уже демонстрируют значительные преимущества данного подхода, подтверждая его эффективность и перспективность для реализации проекта «цифрового двойника» Земли. Американские учёные предложили для борьбы с глобальным потеплением разбрасывать с самолётов лёд
01.03.2024 [10:25],
Геннадий Детинич
В журнале Science Advances вышла статья исследователей Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) и NASA, в которой учёные предложили средство для сдерживания роста нагрева Земли. Решение не отменяет необходимости снижать парниковые выбросы, но может стать одним из методов сдерживания неуклонного роста температуры на поверхности планеты. 
Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews Так, временным или вспомогательным методом для сдерживания климатических изменений может быть осушение верхних слоёв атмосферы. Технически это можно сделать уже сейчас. Для этого достаточно разбрасывать с самолётов лёд на высоте 17 км — чуть ниже стратосферы. Лёд охладит поднимающийся на высоту с потоками воздуха влажный водяной пар и превратит его в осадки. Расчёты показали, что если каждую неделю распылять по 2 т льда, то это примерно на 5 % снизит нагрев планеты от последствий, связанных с выбросом углекислого газа. На самом деле — это очень небольшое влияние на климат Земли, поэтому предложенный метод надо рассматривать не как альтернативу для сохранения темпов углеродных выбросов, а как возможность немного затормозить катастрофические изменения климата. Учёные подчёркивают, что они лишь предлагают концепцию для обсуждения. Несомненно, она подлежит более тщательному анализу, прежде чем её начнут реализовывать. Одно дело работать в лаборатории, другое дело — на улице. Случиcь что-то неожиданное, назад можно уже не повернуть. Поэтому не участвующие в проекте учёные осторожно встретили предложение по вмешательству в глобальные атмосферные процессы. Кроме того, такие вещи необходимо обсуждать в ООН или в профильных международных организациях. Планета, как ни как, это наш общий дом и хорошо бы принимать коллегиальное решение по его обустройству. Новый год начался с мощнейшей за семь лет вспышки на Солнце
03.01.2024 [11:29],
Геннадий Детинич
Службы слежения за активностью Солнца зафиксировали 1 января 2024 года в 00:55 по московскому времени сильнейшую за последние 7 лет вспышку на Солнце. Вспышка была экстремального класса с индексом X5. Предыдущая сильнейшая вспышка последних лет произошла около трёх недель назад с интенсивностью X2.8. 
Источник изображения: NOAA Во время наблюдения вспышки 1 января был замечен значительный выброс коронарной массы — вещества (плазмы) из внешней атмосферы звезды. Облако плазмы направилось в сторону Земли. Наблюдения показали, что в итоге оказалось задето лишь магнитное поле по краю планеты. Это вызовет сегодня полярные сияния в северных широтах и, по-видимому, будет проявляться аналогичным образом также завтра и послезавтра. Значительных радиовозмущений не наблюдалось. Частота и интенсивность вспышек на Солнце стали увеличиваться с началом нового 25 цикла 11-летней активности звезды. Пик активности прогнозируется во вторую половину 2024 года, хотя, согласно предыдущим наблюдениям, его следовало ожидать в первой половине 2025 года. Есть большая вероятность, что в этом году Солнце поведёт себя необычным образом и 25-й цикл будет отличаться от предыдущих значительно повышенной активностью. Наибольшую угрозу вспышки на Солнце несут спутникам и экипажам космических кораблей. Вблизи Земли магнитное поле планеты защищает их от радиации. Но близость Земли несёт другую угрозу. Вспышка на Солнце может породить настолько сильный выброс, который способен расширить ионосферу планеты и повысить её плотность в верхних слоях. Это начнёт тормозить спутники на низкой околоземной орбите (аппараты Starlink уже падали в подобных ситуациях) и к этому надо быть готовым заранее. Google и другие заплатили миллионы долларов за удаление CO2 из воздуха рассыпанной по полям базальтовой крошкой
07.12.2023 [20:48],
Геннадий Детинич
Руководство климатической инициативы Frontier от имени группы компаний с участием Alphabet, Stripe, Shopify и других гигантов сообщило о заключении сделки стоимостью свыше $57 млн по удалению из атмосферы Земли свыше 158 тыс. т CO2 к 2028 году. Удалять углекислый газ будет стартап Lithos Carbon с помощью разбрасывания базальтовой крошки по сельскохозяйственным землям. Считается, что эта горная порода при выветривании связывает CO2 на тысячи лет. 
Разбрасывание базальтовой крошки на полях. Источник изображения: Frontier Горные породы при естественном выветривании связывают атмосферный углекислый газ, переводя его в плохорастворимые соединения. Но это крайне медленный процесс. Гораздо быстрее связывание происходит, если порода измельчена до состояния крошки и даже пыли. Тогда химические реакции идут быстрее и CO2 «минерализуется» завидными темпами. Искусственные процессы ускоренного выветривания назвали «усиленным выветриванием» и включили его в список потенциальных инструментов для борьбы с климатическими изменениями. Впрочем, благая идея затормозилась почти сразу. Во-первых, это дорого. По самым оптимистичным оценкам стоимость связывания тонны CO2 базальтом составит около $200. Компания Lithos Carbon собирается брать за это ещё больше — $370 за тонну. И это ещё недорого, говорят в стартапе, ссылаясь на практику прямого извлечения CO2 из атмосферы, которая стоит сегодня $600 за тонну. Но главным препятствием на пути реализации идеи ускоренного выветривания с помощью базальтовой крошки — это эфемерность показателей. Надёжных методик для оценки объёма поглощения CO2 в результате деятельности стартапа, нет. Им можно верить только на слово и на кое-какие расчеты учёных. Компания обещает, что будет точно знать, сколько углекислого газа поглотит базальтовая крошка, поскольку будет регулярно измерять кислотность почв и проводить другие химические экспертизы в местах ускоренного выветривания. Однако специалисты сомневаются, что покупатели услуг будут получать точные данные. Скорее всего, сетуют они, показатели будут завышенными, поскольку надёжных методик проверки эффективности метода нет. Тем не менее, Stripe, Alphabet, Shopify и McKinsey Sustainability. Autodesk, H&M Group, JPMorgan Chase, Workday, Zendesk, Canva и Boom Supersonic и ряд других компаний подписали соглашение по поглощению CO2 из воздуха с Lithos Carbon. Стартап берёт базальт в открытом карьере, измельчает его и раздаёт местным фермерам, которые с помощью внесения крошки в почву поддерживают её щелочной баланс. В почве крошка под воздействием влаги и воздуха связывает CO2 и грунтовыми водами выносит минералы в реки и моря, где порода будет удерживать углекислый газ в минеральных соединениях не меньше 10 тыс. лет. Компания Lithos Carbon обещает проследить за сохранением плодородия почв и качеством воздуха в регионе своей ответственности, ведь базальтовая пыль, поднятая в атмосферу, вряд ли добавит кому-то здоровья. Солнце распахнулось: на обращённой к Земле стороне светила образовалась пугающая корональная дыра
02.12.2023 [11:46],
Геннадий Детинич
По данным наблюдения за Солнцем, на его обращённой к Земле стороне образовалась гигантская корональная дыра. Через такие прорехи в короне Солнца устремляются потоки солнечного ветра, способные доставить проблемы средствам связи и навигации на Земле, а также радость от наблюдения полярных сияний до средних широт и даже ближе к экватору. 
Нажмите для увеличения. Источник изображения: SOHO (NASA/ESO) Корональные дыры — это области в солнечной короне, где плотность и температура плазмы значительно ниже, чем в остальных областях. Чаще всего плотность в области корональных дыр примерно в сто раз меньше, чем в остальных областях короны. В оптическом диапазоне такие «прорехи» не видны. Они фиксируются в рентгеновском диапазоне. Чаще всего корональные дыры возникают во времена спада активности Солнца. Поэтому нынешнее появление корональной дыры, и такой огромной, выглядит необычно. Впрочем, нынешний солнечный 11-летний цикл необычен по многим причинам, включая то, что пик активности может произойти на год раньше ожидаемого — вместо середины 2025 года осенью 2024. Прошедшая неделя также намекала на растущую активность Солнца. Возмущения на звезде вызвали до десятка геомагнитных бурь на Земле, начиная с самых слабых класса G1 до сильной уровня G3 на эти выходные. Можно только поприветствовать усилия учёных и национальных космических агентств, которые готовы встретить пик текущего цикла во всеоружии. За этим будут следить до десяти космических аппаратов, включая запущенный в начале осени индийский спутник, и свыше десяти земных телескопов, включая два новейших китайских радиотелескопа. Солнце в новом сезоне не будет обойдено вниманием земной науки. Собираясь улетать далеко из-под магнитного зонтика Земли, мы должны чётко понимать, какая космическая погода нас ждёт в пути. Кондиционеры будущего избавятся от хладагентов и компрессоров — в них будут работать электрические поля
22.11.2023 [21:42],
Геннадий Детинич
В мире существует потребность в неисчислимом количестве холодильных и кондиционирующих установок. Сегодня все они используют хладагенты, зачастую вредные для окружающей среды. Попытки найти приемлемую альтернативу предпринимаются давно, но пока без особого успеха. Группа учёных создала прототип кондиционера будущего, у которого отсутствуют компрессор и «парниковые» хладагенты — аммиак и другие. 
Источник изображения: Luxembourg Institute of Science and Technology in Belvaux В основе перспективной холодильной установки лежит электрокалорический эффект. Он проявляется в том, что особый материал нагревается в том случае, когда к нему прикладывается электрическое поле. Снятие электрического поля приводит к остыванию материала. Фактически такой материал отводит тепло из системы через фазовый переход, осуществляемый при изменении электрического поля, что намного удобнее, экономически выгоднее и безопаснее для экологии по сравнению с традиционными парокомпрессионными схемами. Прототип электрокалорической холодильной установки создали учёные из Люксембургского института науки и техники в Бельво. Разработке посвящена статья в журнале Science. Опытная установка представляет собой набор плиток из похожего на керамику материала, который не разрушается при многократных циклах охлаждения и нагрева. Между плитками циркулирует жидкость, которая является переносчиком тепла из охлаждаемой камеры наружу. В ходе экспериментов было показано, что прототип обеспечивает разницу температур в 20,9 К при максимальной мощности 4,2 Вт. «Более того, максимальный коэффициент полезного действия, даже с учетом энергии, затрачиваемой на перекачку жидкости, достигает 64 % от КПД цикла Карно при условии правильной рекуперации энергии», — сообщают авторы в аннотации к статье. Полученные цифры дают надежду, что электрокалорический эффект станет практической альтернативой холодильным и отопительным установкам будущего, обеспечив более чистую альтернативу современным кондиционерам и холодильникам. |
© 1997—2025 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
