• Społeczeństwo
• Technologia

Cyfrowy bliźniak Ziemi. Czy moglibyśmy przetestować przyszłość, by uniknąć kataklizmów?

Data publikacji: 6.11.2026

Komputerowy odpowiednik

Na prawdziwej Ziemi takiego eksperymentu przeprowadzić się nie da. Nie mamy także dostępu do bliźniaczej planety, na której można by przetestować alternatywny bieg zdarzeń. Naukowcy znaleźli jednak sposób, by przeprowadzać takie eksperymenty w środowisku komputerowym i lepiej przygotowywać się na przyszłe ekstremalne zjawiska pogodowe.

Właśnie takim przygotowaniom służy rozwijana przez Unię Europejską inicjatywa Destination Earth (DestinE). Jej ambicją jest stworzenie cyfrowych bliźniaków Ziemi, a dokładnie – precyzyjnych modeli dysponujących ogromną infrastrukturą obliczeniową. To specyficzne środowisko symulacyjne ma ułatwić naukowcom odpowiedź na pytanie: „co by się stało, gdyby…?”

Niespotykana skala

Pomysł eksperymentowania z cyfrowym bliźniakiem nie narodził się jednak w klimatologii. Podobne metody od lat wykorzystuje się choćby w przemyśle, gdzie inżynierowie budują cyfrowe odpowiedniki całych fabryk, by następnie obserwować ich funkcjonowanie i sprawdzać, co wydarzy się w określonych okolicznościach. Dzięki temu część problemów można rozpoznać i wyeliminować, zanim doprowadzą do rzeczywistej awarii.

Monitoring całego globu z godziny na godzinę

Destination Earth przenosi tę ideę na znacznie szerszą skalę, choć same modele klimatyczne nie są niczym nowym. Od dziesięcioleci pomagają meteorologom przewidywać pogodę, a klimatologom badać możliwe zmiany klimatu. Co zatem wnosi Destination Earth? Jedną z najważniejszych różnic jest możliwość prowadzenia bardzo szczegółowych symulacji w skali całego globu i łączenia ich wyników z analizami skutków zmian klimatycznych.

Skalę przedsięwzięcia pokazuje publikacja, która ukazała się w kwietniu 2026 roku w czasopiśmie naukowym „Geoscientific Model Development”. Opisano w niej Climate Change Adaptation Digital Twin (Climate DT), system wykorzystujący trzy zaawansowane globalne modele klimatyczne. Umożliwiają one prowadzenie wieloletnich symulacji z rozdzielczością przestrzenną około 5–10 kilometrów. Wyniki mogą przy tym pokazywać zmiany warunków atmosferycznych z godziny na godzinę.

Liczy się niuans

Dlaczego jest to takie ważne? Wyobraźmy sobie dwa regiony położone po przeciwnych stronach pasma górskiego. W jednym napływające wilgotne powietrze unosi się nad zboczami, co sprzyja powstawaniu intensywnych opadów. Po drugiej stronie gór deszczu może spaść znacznie mniej. Jeśli model ma mniejszą dokładność, nie wychwyci takich niuansów. Większa szczegółowość pozwala lepiej odwzorowywać rzeczywiste ukształtowanie powierzchni Ziemi i część procesów atmosferycznych, które wpływają na przebieg ekstremalnych zjawisk pogodowych. Nie oznacza to oczywiście, że technologia pozwoli przewidzieć każdy lokalny deszczyk. Może jednak dokładniej zbadać mechanizmy, od których zależy, gdzie i w jakich warunkach dochodzi do szczególnie intensywnych opadów.

Ważne odpowiedzi i jeszcze ważniejsze pytania

Ogromna moc obliczeniowa to wielki atut cyfrowych bliźniaków pod warunkiem, że odpowiednio się je wykorzysta, zadając właściwie pytania i podsuwając do analizy precyzyjnie dobrane warianty pogodowe. Dlatego jednym ze sposobów pracy z nowoczesnymi modelami klimatycznymi są tzw. climate storylines, czyli scenariusze klimatyczne.

Naukowe znaczenie tej strategii opisał już w 2018 roku klimatolog i specjalista w dziedzinie fizyki atmosfery profesor Theodore G. Shepherd z Uniwersytetu w Reading w Wielkiej Brytanii. Publikacja ukazała się na łamach czasopisma „Climatic Change”.

Scenariusze non fiction

Istotą działania tradycyjnych analiz klimatycznych jest oszacowanie prawdopodobieństwa wystąpienia określonych zjawisk pogodowych. Tymczasem storylines pozwalają spojrzeć na problem z innej strony. Chodzi nie tyle o ustalenie, jak duża jest szansa na wystąpienie danego zjawiska, co raczej o zrozumienie, jak mogłoby ono przebiegać w innych warunkach, co wpływa na jego intensywność i jakie ma to konsekwencje. Takie scenariusze nie są oderwanymi od rzeczywistości hipotezami dotyczącymi przyszłości, lecz naukowo uzasadnionymi wariantami rozwoju wydarzeń, uzupełniającymi dobrze znane analizy statystyczne.

Powrót do przeszłości i skok w przyszłość

Jednym z eksperymentów prowadzonych w ramach Destination Earth są symulacje, w których sytuacje pogodowe występujące w okresie od 2017 roku do teraz, odtwarza się w różnych warunkach klimatycznych; np. w warunkach zbliżonych do klimatu lat 50. XX wieku, w warunkach współczesnych oraz odpowiadających ociepleniu o około 2°C względem epoki przedindustrialnej. Badacze mogą dzięki temu porównywać, w jaki sposób podobne układy atmosferyczne zachowują się w odmiennych warunkach klimatycznych. Nie jest to jednak podróż do alternatywnego świata, ale kontrolowany eksperyment naukowy, którego wyniki mają pomóc w zrozumieniu, na ile np. ocieplenie klimatu może zmieniać przebieg znanych nam zjawisk pogodowych.

Dziś skutki byłyby poważniejsze?

Wróćmy do opisanego wcześniej eksperymentu. Czy dałoby się ustalić, jak wyglądałyby opady wywołane przez niż Boris, gdyby klimat Ziemi był chłodniejszy? Takie pytanie zadali sobie naukowcy z niemieckiego Instytutu Alfreda Wegenera. W badaniu niezależnym od Destination Earth wykorzystali metodę storylines, aby odtworzyć przebieg niżu Boris w różnych warunkach klimatycznych. Wyniki opublikowali w listopadzie 2024 roku w recenzowanym czasopiśmie „Communications Earth & Environment”.

Badacze wykorzystali komputerowe symulacje, w których odtwarzali podobny przebieg wielkoskalowej cyrkulacji atmosferycznej, zmieniając jednocześnie warunki klimatyczne. Chcieli sprawdzić, jaką rolę w intensywności opadów odegrało ocieplenie spowodowane działalnością człowieka.

Wyniki były wymowne. Według przeprowadzonych symulacji w dzisiejszym, cieplejszym klimacie Boris przyniósł około 9 proc. więcej deszczu niż w porównywalnym scenariuszu chłodniejszego świata. Co więcej, obszar, na którym suma opadów przekroczyła 100 mm, był o około 18 proc. większy.

To nie szklana kula

Badanie nie pozwala jednak ustalić, jak często w przyszłości będą pojawiać się układy pogodowe podobne do Borisa. Pokazuje natomiast, jak, przy założeniach zastosowanego modelu, zmieniają się skutki konkretnej sytuacji atmosferycznej, gdy występuje ona w cieplejszym klimacie. To ważne rozróżnienie. Naukowcy nie próbowali przewidzieć następnej katastrofy. Sprawdzali, w jakim stopniu globalne ocieplenie mogło nasilić katastrofę, która już się wydarzyła.

W czym pomoże cyfrowy brat?

Wyniki takich badań nie są jedynie ciekawostką dla klimatologów. Mogą mieć znaczenie dla miast, samorządów i instytucji odpowiedzialnych za bezpieczeństwo mieszkańców.

Wyobraźmy sobie region, który planuje modernizację zabezpieczeń przeciwpowodziowych. Dane o wzroście średniej temperatury Ziemi niewiele powiedzą lokalnym władzom o tym, jakie rozwiązania należałoby zastosować. Znacznie bardziej przydatna może okazać się analiza pokazująca, jak intensywne opady w różnych scenariuszach klimatycznych mogłyby wpłynąć na zagrożenie powodziowe.

Podobnie jest z miastem przygotowującym się na fale upałów. Samo stwierdzenie, że klimat się ociepla, nie wystarczy, aby zdecydować, gdzie potrzebne są dodatkowe tereny zielone, zacienione przestrzenie czy miejsca zapewniające mieszkańcom schronienie przed wysoką temperaturą. Do takich decyzji potrzebne są bardziej szczegółowe informacje o możliwych zagrożeniach i ich skutkach.

Test, który może zapobiec katastrofie

Właśnie dlatego Climate DT rozwijany jest nie tylko jako narzędzie symulowania zmian klimatu, ale także jako system pozwalający łączyć pracę modeli z analizami dotyczącymi m.in. zasobów wodnych, zagrożenia pożarowego czy energetyki odnawialnej. Celem jest dostarczanie wiedzy, którą można wykorzystać przy planowaniu działań przystosowujących społeczeństwa i gospodarki do zmieniającego się klimatu.

Praktyczny sens tego podejścia przypomina test wytrzymałościowy. Zanim zbudujemy elektrownię, osiedle czy nowe zabezpieczenia przeciwpowodziowe, możemy sprawdzić, z jakimi zagrożeniami infrastruktura będzie musiała się mierzyć w odmiennych warunkach klimatycznych. Same symulacje nie zastąpią analiz inżynieryjnych ani lokalnych pomiarów, ale mogą pomóc lepiej określić warunki, na które warto się przygotować.

To szczególnie istotne w przypadku inwestycji planowanych na dziesięciolecia. Budynki, drogi i systemy energetyczne, które powstają dziś, będą funkcjonować w klimacie innym niż ten, do którego przywykliśmy.

Pożyteczny, choć ułomny

Cyfrowe bliźniaki Ziemi mają jednak swoje ograniczenia. Póki co, nawet najbardziej zaawansowany model nie odwzoruje całej złożoności klimatu. Nie umniejsza to jednak znaczenia tych eksperymentów. Warto analizować różne warianty, zanim podejmiemy decyzje, których skutki mogą być odczuwalne przez pokolenia.

Czytaj także: Czy energie odnawialne są niewystarczająco wydajne?