Digitális iker-erdő az Európai Űrügynökség megbízásából - a szén-számítás új eszközeit remélik

A Digital Twin Earth projekt több különböző terület modellezésével kezdődik. Az erdők mellett digitális ikreket hoznak létre például az élelmiszeripari rendszerek, az éghajlat, a hidrológia, az óceánok és az Antarktisz számára. Illusztráció: ESA

A digitális iker-erdő lehetővé teszi az erdők fejlődésének egyre átfogóbb modellezését és előrejelzését. Az első modelleket finnországi, németországi és romániai erdőkből készítik el - ezeket a világ összes erdeje követi.

Néhány évvel ezelőtt a digitális ikrek az IT világ legforróbb trendjeként érték el a hírt. A digitális ikrekről szóló cikkeket sportkocsik és daruk virtuális modelljeivel illusztrálták, de állítólag ikreket készítettek egész gyárakból és városokból is.

A digitális iker az objektum virtuális modellje. Az általa összegyűjtött adatok többek között valós idejű tesztelést és termékfejlesztést tesznek lehetővé. A digitális ikrek olyan rendszereket használnak, mint a dolgok internetét, és felhasználhatók a valós események előrejelzésére.

Az Európai Unió a digitális ikrek példátlan mértékű felhasználását tervezi, amelynek célja az egész Föld digitális ikerének létrehozása. Az iker figyelemmel kísérné, megjósolná és megjelenítené, hogy mind az emberek, mind a természet mit csinál bolygónkon. Ennek a tervnek a hátterét az európai Zöld Megállapodás és annak fenntartható gazdasági céljai képezik.

A Digital Twin Earth projekt több különböző terület modellezésével kezdődik. Az erdők mellett digitális ikreket hoznak létre például az élelmiszeripari rendszerek, az éghajlat, a hidrológia, az óceánok és az Antarktisz számára.

A felhasználók reménykednek a szén-dioxid-tárolókra vonatkozó adatokban

Jelenleg az erdők digitális ikerének prototípus-változata készül. A munkát az ESA és az Európai Űrügynökség megbízásából a Finn VTT Műszaki Kutatóközpont vezeti. További partnerek a Helsinki Egyetem, a Román Erdészeti Kutató és Gazdálkodási Intézet, valamint német, lengyel és finn vállalatok.

Hogy fog kinézni az erdő digitális ikre? Ezt még Matti Möttus, a VTT vezető tudósa még nem tudja.

'Az általunk elkezdett munka során az erdő digitális ikre folyamatosan fejlődik. A cél a lehető legkönnyebben használható adatalapú eszközök létrehozása, az erdők állapotának figyelemmel kísérése és a jövőbeli lehetőségek vizsgálata. "- mondja Möttus.

A végeredmény a felhasználók igényeitől is függ. A kutatóktól, a döntéshozóktól és az üzleti szereplőktől megkérdezték, hogyan tudnák hasznosítani a digitális ikert, és minden válaszban felmerült az erdők szén-dioxid-tárolása.

"Remélem, hogy ezzel jobban meg lehet érteni az erdők jelentőségét a nagy képen belül" - mondja Matti Möttus, a VTT vezető tudósa. Fotó: Kristel Vask

Az erdei szén-dioxid-tárolás változásainak bemutatása mellett a digitális iker felhasználható az erdészeti műveletek vagy az éghajlat változásai alapján olyan modellezésére és előrejelzésére, mint a faállomány növekedése és a fák egészségi állapota.

"Remélem, hogy olyan eszközt tudunk létrehozni, amely nagyobb mértékben képes feltárni, hogyan befolyásolják az erdők az éghajlatot és a lakókörnyezetet, és milyen változások zajlanak az erdőkön" - mondja Möttus.

A megjelenítés óriási kihívást jelent

Az elmúlt években az erdők modellezése meglehetősen népszerű volt. Különböző 3D és virtuális erdőket hoztak létre a vállalatok és a kutatóintézetek számára. Erdőtulajdonosok és szakértők felhasználhatják azokat a rövidebb vagy hosszabb időszakok különböző erdészeti intézkedései hatásának tesztelésére és összehasonlítására.

A virtuális modellek általában az erdei erőforrásokra vonatkozó adatokon alapulnak, amelyeket távérzékeléssel gyűjtöttek egy repülőgépről, műholdakról és helyszíni látogatásokkal. A modellek földrajzi adatokat használnak annak biztosítására, hogy az erdei ösvények és patakok helyesen legyenek elhelyezve, és a terep kontúrjai megfeleljenek a valóságnak.

Az ESA és a VTT által készített digitális iker fókusza és az adatgyűjtéshez használt technológia tekintetében különbözik a lokálisabb virtuális erdőktől. Az erdők modellezésére műholdas képeket használnak. Az erdészeti adatok mellett fontos információ az időjárási adatok és az éghajlati forgatókönyvek.

Az erdők digitális ikerének prototípusa három területen alapul, amelyek Finnországban, Baden-Württemberg Németországban és Romániában találhatók. A német és a román terület nagysága 100 x 100 kilométer. Finnországban a terület a Hyytiälä Erdészeti Állomás közelében található, és 100 x 200 kilométer nagyságú.

Möttus az erdők digitális ikerét globális és helyi térképi adathalmazként tekinti, de úgy véli, hogy olyan 3D virtuális modellt is kidolgoznak, amely a lehető legszorosabban megfelel a valóságnak. Míg a felhasználói felmérés eredményei azt mutatták, hogy a 3D vizualizációt tartották az iker legkevésbé fontos elemének, a Möttus tudja, hogy vizuális anyagra lesz szükség például oktatási célokra.

Az erdők digitális ikerének prototípusa három területre épül, amelyek Finnországban találhatók (a fotón), Baden-Württembergben Németországban és Romániában. Fotó: Matti Mottus

Az erdő meggyőző megjelenítése azonban továbbra is hatalmas kihívás, annak ellenére, hogy az ehhez használt játéktechnika ugrásszerűen fejlődik.

'Az erdők szerkezete és viselkedése jelentősen eltér. Sokkal többről van szó, mint csak sok fáról, ami kihívást jelent az ábrázolás terén. Az erdőkben bekövetkező változások rendkívül kicsi és rendkívül nagy léptékben fordulnak elő "- mondta Möttus, amikor bemutatta az erdők digitális ikerprojektjét az ESA Földmegfigyelési Phi Hét keretében, 2020 októberében.

Tíz év alatt készül el

A VTT által vezetett konzorcium a tervek szerint 2021. végére elkészíti az erdők digitális ikerének prototípusát. A Möttus becslései szerint az abban szereplő eszközök körülbelül tíz év múlva lesznek elérhetőek az erdőgazdaságok és mások számára.

A rendszer hatalmas léptékét azok a témák szemléltetik, amelyekbe az ESA felosztotta a Digital Twin Earth projektet. Az erdő modellezésének hátterében szerepel például a szén-dioxid-semleges Európa támogatása a földhasználat révén. Az erdők digitális ikerének másik feladata a környezeti katasztrófák és kockázatok kezelésének segítése, valamint a biológiai sokféleség és az ökoszisztémák megerősítése.

Az iker fejlődését a VTT további két erdőmodellezési projektje támogatja műholdas adatok alapján. A Forestry TEP projekt távérzékelési adatokat szolgáltat a műholdak által gyűjtött adatokból, hogy megbecsüljék többek között az erdők által megkötött szén mennyiségét a világ különböző részein, most és a jövőben. A Forest Flux projektben a műholdas képeket az erdőtársaságok és az erdőtulajdonosok részére hozzáférhetővé teszik olyan szolgáltatás révén, amely lehetővé teszi számukra az erdőgazdálkodás jövedelmezőségének javítását és az ökológiai fenntarthatóság biztosítását.

'Átfogó know-how-val rendelkezünk az erdő modellezéséről Finnországban. A digitális iker fejlesztése az ESA számára még egy eleme az erdők műholdas távérzékelésével foglalkozó finn kompetencia központ megszilárdításának. "- mondja Möttus.

A Forest Digital Twin Earth prekurzor (DTEP) projekt honlapja.

Forrás: forest.fi
Írta: Anna Kauppi