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Dec 06, 2023

Gemelli digitali: un trampolino di lancio per raggiungere la sostenibilità degli oceani?

npj Ocean Sustainability volume 2, numero articolo: 16 (2023) Cita questo articolo 844 accessi 9 dettagli sulle metriche alternative I gemelli digitali, una tecnologia informatica nascente ma potente, possono sostanzialmente

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I gemelli digitali, una tecnologia informatica nascente ma potente, possono far avanzare sostanzialmente la gestione sostenibile degli oceani mitigando la pesca eccessiva e il degrado degli habitat, modellando e prevenendo l’inquinamento marino e sostenendo l’adattamento climatico valutando in modo sicuro le alternative di geoingegneria marina. Allo stesso tempo, i gemelli digitali possono facilitare la pianificazione spaziale marina multilaterale. Tuttavia, il potenziale di questa tecnologia emergente per tali scopi è sottoesplorato e ancora da realizzare, con un solo progetto degno di nota intitolato European Digital Twins of the Ocean. Qui consideriamo la promessa dei gemelli digitali per la sostenibilità degli oceani in quattro aree tematiche. Sottolineiamo ulteriormente le barriere all'implementazione, vale a dire la disponibilità e la qualità dei dati, la compatibilità e i costi. Per quanto riguarda la disponibilità dei dati oceanici, notiamo i problemi relativi alla copertura spaziale, alla copertura della profondità, alla risoluzione temporale e alla condivisione limitata dei dati, sostenuta, tra gli altri fattori, da una conoscenza insufficiente dei processi marini. Ispirati dalle prospettive dei gemelli digitali e informati dalle difficoltà imminenti, proponiamo di migliorare la disponibilità e la qualità dei dati sugli oceani, di adottare misure per garantire la standardizzazione dei dati e di dare priorità all'implementazione in aree ad alto valore di conservazione seguendo le " approccio di impresa annidata.

Gli oceani e i servizi ecosistemici che forniscono sono fondamentali per la vita umana. Forniscono mezzi di sussistenza al 10-12% della popolazione mondiale1 e supportano tre miliardi di persone con le proteine ​​dei frutti di mare2,3. Regolano il clima della Terra assorbendo circa il 30% dell'anidride carbonica prodotta dalle attività umane4 e ospitano una vasta gamma di flora e fauna5, con circa 230.000 specie marine descritte fino ad oggi6.

Eppure gli esseri umani continuano a degradare, destabilizzare e debilitare gli ecosistemi oceanici7,8. Gli ambienti marini sono inquinati da rifiuti, sostanze chimiche, fuoriuscite di petrolio, organismi invasivi e particolato. Attualmente negli oceani del mondo ci sono 5,25 trilioni di pezzi di plastica, con una crescita di 8 milioni di tonnellate all’anno9. La conseguente distruzione degli habitat marini, come le barriere coralline e le mangrovie, ha gravi conseguenze per le piante e gli animali che essi sostengono10,11. Infatti, il 10% delle barriere coralline globali, che ospitano il 25% delle specie marine, sono state distrutte e un altro 60% è a rischio. La pesca eccessiva, che rappresenta circa il 23% della produzione globale di prodotti ittici12, e il cambiamento climatico, che aggrava l’acidificazione degli oceani e le anomalie dei modelli di circolazione, stanno minacciando ulteriormente la vita marina13,14.

In risposta, sono state proposte tecnologie informatiche emergenti per migliorare la sostenibilità degli oceani. Sensori e sistemi di monitoraggio stanno già raccogliendo grandi quantità di dati sulle proprietà oceaniche. Ad esempio, l'Ocean Observatories Initiative utilizza profilatori di corrente Acoustic Doppler, sensori di conduttività-temperatura-profondità, fluorimetri e sensori di torbidità per fornire misurazioni continue e ad alta risoluzione delle proprietà fisiche, biochimiche e geologiche dell'Oceano Pacifico nordorientale, della California centrale e meridionale Sistemi attuali e placca Juan de Fuca15. Questi dati informano la pianificazione oceanica verso una migliore governance. La missione satellitare Sentinel dell'Agenzia spaziale europea fornisce dati su una serie di parametri, tra cui la temperatura della superficie del mare, il colore dell'oceano e la copertura del ghiaccio marino16. I galleggianti robotici Argo (Array for Real-time Geostrophy Oceanography), alla deriva a profondità comprese tra 1 e 2 km, registrano l’ossigeno e i nitrati disciolti e i livelli di radiazione solare in arrivo per migliorare la nostra comprensione dell’assorbimento di CO2 nell’oceano e degli impatti dei cambiamenti climatici17. Insieme al software GIS (Geographic Information Systems), tali tecnologie aiutano a identificare le aree di valore di conservazione. Ad esempio, l’Ocean Health Index18, uno strumento basato sul GIS, viene utilizzato per valutare la salute degli oceani, dalla scala globale a quella locale, e riconoscere le aree che necessitano di protezione.