De Living Earth Simulator (LES), een computermodel dat de hele planeet Aarde simuleert, zal proberen de modellering van het aardsysteem naar een nieuw niveau te tillen door de complexe processen te koppelen die het klimaat, de ecosystemen, het menselijk gedrag en de sociale dynamiek op aarde aandrijven.

De LES zal in fasen worden ontwikkeld. De eerste fase, die zich richt op klimaatwetenschap, is een vervolg op de Earth Simulator die de Japanners sinds 2002 gebruiken voor klimaatsimulaties op basis van het Earth Simulator Model (ESM) van de supercomputer.

De tweede fase zal een ecosysteemmodel introduceren, en de derde fase zal menselijke activiteiten toevoegen. Het doel is om in 2030 volledig operationeel te zijn.

De LES zal worden gehuisvest in het RIKEN Center for Computational Science in Kobe, Japan. Na voltooiing zal LES naar verwachting in staat zijn om 1 exaflop drijvende-kommabewerkingen per seconde uit te voeren (een miljard miljard bewerkingen per seconde), oftewel 100 keer krachtiger dan het huidige ESM.

Verwacht wordt dat de simulaties van het model wetenschappers veel nauwkeurigere voorspellingen zullen opleveren over hoe de planeet in de toekomst zal veranderen, hoe de opwarming van de aarde en de klimaatverandering de biosfeer zullen beïnvloeden, en hoe milieu-uitdagingen kunnen worden aangepakt.

Gedetailleerde bediening

De LES werkt door het simuleren van de fysische en chemische processen in de systemen van de aarde, inclusief de atmosfeer, oceanen, cryosfeer, landoppervlak en biosfeer, evenals menselijke activiteiten en sociale interacties.

De fysische en chemische processen in de atmosfeer worden bijvoorbeeld gesimuleerd door vloeistofdynamische vergelijkingen op te lossen, en aerosolen en wolken door microfysica en chemische reactievergelijkingen op te lossen.

Naast de opwarming van de aarde en de klimaatverandering is de LES ontworpen om een ​​breed scala aan andere verschijnselen van het aardsysteem te simuleren, waaronder aardbevingen en tsunami's, vulkanen, overstromingen en droogtes, orkanen en El Nino-Southern Oscillations (ENSO).

De LES wordt voortdurend bijgewerkt met de nieuwste wetenschappelijke kennis en gegevens, zodat de voorspellingen zo nauwkeurig en betrouwbaar mogelijk zijn. Deze gegevens worden in het model ingevoerd en verwerkt door de supercomputer, die de interacties van verschillende aardsystemen simuleert en voorspellingen genereert over toekomstige milieu- en klimaatomstandigheden.

De resultaten van het model kunnen vervolgens worden geanalyseerd en gevisualiseerd met behulp van verschillende hulpmiddelen, waardoor onderzoekers inzicht kunnen krijgen in de onderlinge verbondenheid van de systemen op aarde en de impact van menselijke activiteiten.

Een van de belangrijkste uitdagingen bij het ontwikkelen van de LES is het weergeven van de complexiteit van de systemen op aarde in een computermodel. Wetenschappers moeten bepaalde processen en interacties vereenvoudigen om het model computationeel haalbaar te maken, terwijl ze er toch voor kunnen zorgen dat de voorspellingen van het model accuraat en betrouwbaar zijn.

Een andere uitdaging is de enorme hoeveelheid gegevens die nodig is om het model te initialiseren en de voorspellingen ervan te valideren. Wetenschappers werken er voortdurend aan om de nauwkeurigheid van het model te verbeteren en efficiënter te maken, zodat het kan worden gebruikt om steeds gedetailleerdere en betrouwbaardere voorspellingen te doen over de toekomst van de planeet.

Toepassingen van de LES

De LES zal naar verwachting een aanzienlijke impact hebben op verschillende gebieden, waaronder:

- Klimaatwetenschap :Het model kan worden gebruikt om te voorspellen hoe de opwarming van de aarde en de klimaatverandering de systemen en ecosystemen van de aarde zullen beïnvloeden.

- Milieubeheer: De LES kan helpen bij het identificeren en beperken van de milieueffecten van menselijke activiteiten, zoals vervuiling, ontbossing en verstedelijking.

- Reactie en paraatheid bij rampen :Het model kan vroegtijdig waarschuwen voor potentiële rampen, zoals aardbevingen, tsunami's en orkanen.

- Onderwijs en onderzoek :De LES kan worden gebruikt als een hulpmiddel om studenten te onderwijzen over de aardsysteemwetenschap en om onderzoek te doen naar een breed scala aan milieuonderwerpen.

Door de complexe interacties tussen de verschillende componenten van het aardsysteem te simuleren, wil de LES onschatbare inzichten verschaffen in het verleden, het heden en de toekomst van de planeet, en de besluitvorming voor duurzaam milieubeheer en menselijk welzijn ondersteunen.