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应对气候变化 ， 数字地球大显身手 。
地球的数字模型将帮助科学家更好地预测气候变化 。 （图片来源：欧洲航天局）
地球的数字模型可以帮助科学家模拟地球未来 ， 找到应对气候变化引发的各种问题的措施 。
数字孪生地球 ， 这个先进的模型由欧洲航天局及其合作伙伴基于地球观测卫星和地面传感器传送的数据和图像研发而得 。 这一项目正在研发以装配上上先进的人工算法和强大的超级计算机来保证模型的可靠性 。
在苏格兰格拉斯哥举办的为期两周的第26届联合国气候变化大会上 ， 欧洲航天局及其合作伙伴总结了他们取得的突出成就 。
欧洲航天局在2020年启动了数字孪生地球项目并邀请欧洲的研究者和科技公司在10月11日到10月15日的Phiweek会议上呈现他们的进展 。
这一精妙的地球模型旨在模拟不同自然进程和人类活动造成的影响并预测未来进化的景象 。 例如 ， 科学家模拟在一定区域内用可再生能源发电厂取代化石燃料如何改变了温室气体的含量 ， 这种转变又如何影响了海平面上升的速率 。
在PhiWeek的研讨会上 ， 欧洲航天局的合作伙伴介绍了几种局部模型 ， 是着眼于地球子系统不同区域的小型数字模型 。
例如 ， 一个由苏格兰爱丁堡大学的科学家带领团队设计的南极洲数字模型 。
科学家声明南极洲拥有地球上60%的淡水资源 ， 如果所有的冰川融化 ， 全球海平面将上涨有190英尺（约合58米）之多 。 数字孪生模型将有助于研究者更好掌握冰川的状况 ， 研究冰川的解冻进程 。
“将卫星观测、数值仿真和人工智能有效结合 ， 我们构建了南极冰川系统的孪生模型 ， 其中包括它的水文地理学、周边海洋环境、大气层和生物圈 。 ” 爱丁堡大学的冰冻层专家 ， 诺埃尔·古尔默朗在欧洲航天局的一份声明中说 ， “我们借助南极冰冻层的孪生模型追踪冰川融水的去向并且探索不同水文地理情境下边缘陆架冰的融解情况” 。
其他局部模型着眼于北意大利波尔河流域的水文情况 ， 还有非洲的干旱气候 。
海洋孪生模型由法国国家海洋科学研究所构建 ， 致力于研究大气层变化与海洋行为的关联 。 科学家们将运用这个模型研究所谓的“北极放大效应” ， 这一鲜为人知的现象是指北极地区的变暖速度是世界其他地区的两倍 。
即使使用者没有完备的地球观测和气候模拟的科学知识 ， 这些模型也是简单适用的 。 研究人员称 ， 政策制定者利用这些模型可以形象地看到生态系统的变化和各种决策带来的模型后果 。
举例而言 ， 数字孪生食物系统不仅模拟了农业活动对自然系统的干预而且模拟了气候变化对粮食生产的影响 。
森林数字孪生模型旨在构建最精细和实际的全球森林覆盖模型 ， 研究包括吸收温室气体在内的森林在地球生命中发挥的各种功能 。
相关知识
温室效应是指行星的大气层因为吸收辐射能量 ， 使得行星表面升温的效应 。 由于温室效应 ， 行星表面温度会比没有大气层时的温度要高[1
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。 以往认为其机制类似温室使其中气温上升的机制 ， 故名为“温室效应” 。 不少研究指出 ， 人为因素使地球上的温室效应异常加剧 ， 而造成全球暖化的效应 。
太阳辐射主要是因为短波辐射 ， 然而地面辐射和大气辐射则是长波辐射 。 大气对长波辐射的吸收力较强 ， 对短波辐射的吸收力较弱 。 白天时 ， 太阳光照射到地球上 ， 部分能量被大气吸收 ， 部分被反射回宇宙 ， 大约47%的能量被地球表面吸收 。 晚上地球表面以红外线的方式向宇宙散发白天吸收的热量 ， 其中也有部分被大气吸收 。
BY: Tereza Pultarova
FY: gxmm
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