Skaitmeninės technologijos klimato kovoje turi kainą

Informacinės technologijos padeda stebėti klimato kaitą, prognozuoti jos padarinius ir planuoti veiksmingesnes priemones, tačiau jų plėtra kartu didina elektros energijos, vandens ir žaliavų poreikį. Apie technologijų naudą ir jų ekologinę kainą pasakoja VILNIUS TECH Tvarumo centro mokslininkė doc. dr. Rūta Mikučionienė.

Spalio 24-ąją minima Tarptautinė klimato kaitos diena ir Pasaulinė informacinių technologijų plėtros diena. Šių sričių sąsajos ypač ryškios vertinant skaitmeninių dvynių, daiktų interneto, palydovinių duomenų, dirbtinio intelekto ir aplinkos stebėsenos sistemų galimybes.

Skaitmeniniai dvyniai padeda modeliuoti klimato rizikas

Skaitmeninis dvynys – tai realaus objekto, sistemos ar teritorijos virtuali kopija, nuolat atnaujinama realiojo laiko duomenimis. Miesto skaitmeninis dvynys gali būti papildomas oro kokybės jutiklių, meteorologinių stočių, energijos apskaitos sistemų ir palydovų duomenimis. Toks dinamiškas modelis leidžia įvertinti, kaip miestas reaguoja į klimato kaitą ir kurios priemonės galėtų būti veiksmingiausios.

Stebėsenos sistemos renka duomenis apie oro temperatūrą, drėgmę, vandens lygį, oro taršą, energijos suvartojimą ir transporto srautus. Jos padeda anksti nustatyti problemines teritorijas, stebėti ekstremalių reiškinių dažnėjimą ir vertinti klimato kaitos švelninimo priemonių poveikį. Pavyzdžiui, miestų sistemos gali identifikuoti karščio salas ir parodyti, kur želdynų plėtra duotų didžiausią naudą.

Palydoviniai duomenys leidžia stebėti dideles teritorijas ir ilgalaikius pokyčius. Jie naudojami vertinant miškų nykimą, žemės dangos kaitą, potvynių riziką, sausras, ledynų tirpimą, miestų plėtrą ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijas. Integravus šią informaciją į skaitmeninius dvynius, galima kurti klimato scenarijus ir priimti mokslu pagrįstus sprendimus.

Skaitmeniniai dvyniai leidžia modeliuoti ateities scenarijus dar prieš įgyvendinant sprendimus. Miesto modelis gali parodyti, kaip nauji želdynai pakeistų oro temperatūrą karštomis vasaros dienomis, kur po intensyvių liūčių kiltų didžiausia potvynių rizika ar kaip, pakeitus eismo organizavimą, pasikeistų transporto sektoriaus išmetamas CO₂ kiekis.

Šios technologijos taip pat naudojamos vertinant ekstremalių reiškinių pasekmes, planuojant apsaugą nuo potvynių, analizuojant sausrų poveikį ir prognozuojant miesto karščio salas. Tai savivaldybėms ir infrastruktūros valdytojams suteikia daugiau duomenų, reikalingų priimant prisitaikymo sprendimus.

Miškų ir vandenynų stebėsena, bet ir augantis išteklių poreikis

Global Forest Watch pasitelkia palydovinius duomenis, dirbtinį intelektą ir debesų kompiuteriją, kad beveik realiuoju laiku aptiktų miškų kirtimus. Sistema analizuoja palydovines nuotraukas ir siunčia perspėjimus apie galimus neteisėtus kirtimus Amazonijoje, Indonezijoje bei kituose regionuose. Tai sutrumpina laiką nuo miško sunaikinimo iki institucijų reakcijos.

Europos Sąjungos programa Copernicus palydovinius duomenis naudoja miškų gaisrams stebėti beveik realiuoju laiku. Sistema leidžia prognozuoti gaisrų plitimą, vertinti jų sukeltas emisijas ir perspėti atsakingas tarnybas. Tai ypač aktualu Pietų Europoje, kur dėl klimato kaitos gaisrų sezonai ilgėja ir intensyvėja.

Europos skaitmeniniame vandenyno dvynyje realiojo laiko palydovų, jūrinių jutiklių ir klimato modelių duomenys naudojami prognozuojant jūros lygio kilimą, audrų poveikį ir jūrų ekosistemų pokyčius. Tokia sistema padeda iš anksto įvertinti klimato kaitos pasekmes ir parinkti prisitaikymo priemones pakrančių bendruomenėms bei infrastruktūrai.

Virtualioje aplinkoje išbandant skirtingus scenarijus galima sumažinti netinkamų sprendimų riziką, optimizuoti investicijas ir greičiau įgyvendinti priemones, padedančias siekti klimato neutralumo tikslų. Todėl skaitmeniniai dvyniai vis dažniau tampa išmaniųjų miestų, energetikos, transporto ir pastatų valdymo sistemų dalimi.

Vis dėlto šioms technologijoms reikia nuolat atnaujinamų duomenų, jutiklių, palydovinių stebėjimų ir didelių skaičiavimo pajėgumų. Pavyzdžiui, nesudėtingas miesto dalies skaitmeninis dvynys su 5000 daiktų interneto jutiklių ir 10 jį aptarnaujančių serverių per metus sunaudoja apie 150 MWh elektros energijos. Tai prilygsta maždaug 50 namų ūkių metiniam elektros suvartojimui.

Didelę įtaką daro sparčiai augantis duomenų centrų skaičius. Juose kaupiami ir apdorojami skaitmeniniams dvyniams, dirbtiniam intelektui bei klimato modeliams reikalingi duomenys. Duomenų centrams reikia daug elektros energijos, o serveriams aušinti dažnai naudojamas vanduo. Kai elektra gaminama iš iškastinio kuro, didėja šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos. Intensyvus vandens naudojimas taip pat gali didinti spaudimą vietos ištekliams. Už šį poveikį daugiausia atsakingi duomenų centrų operatoriai, debesijos paslaugų teikėjai ir skaitmeninės infrastruktūros plėtotojai.

Elektronikos gamybai reikalingi litis, kobaltas, varis ir kiti reti metalai. Palydovų, jutiklių, serverių, kompiuterių bei ryšio įrangos gamyba siejama su kraštovaizdžio pažeidimais, biologinės įvairovės nykimu ir vandens tarša. Šis poveikis pirmiausia tenka kasybos, elektronikos gamybos ir technologijų tiekimo grandinių sektoriams. Didėjantis įrangos kiekis taip pat didina elektroninių atliekų srautą.

Problemą gali stiprinti skaitmeninis atoveikio efektas. Efektyvesnės technologijos sumažina tam tikrų procesų sąnaudas, tačiau kartu skatina jas naudoti plačiau. Mažėjant duomenų saugojimo ir apdorojimo kainai, organizacijos gali kaupti daugiau informacijos ir kurti sudėtingesnius modelius, todėl bendras energijos poreikis vėl didėja.

Duomenų centrų maitinimas vėjo, saulės ar hidroenergija mažina jų eksploatacijos poveikį klimatui, tačiau neišsprendžia visų problemų. Išlieka serverių, kabelių, jutiklių ir kitos įrangos gamybos, žaliavų gavybos bei atliekų tvarkymo poveikis. Todėl tvaresnei skaitmeninei infrastruktūrai būtini energiją taupantys duomenų centrai, atsinaujinanti energija, ilgesnis įrangos naudojimas, veiksmingas elektroninių atliekų perdirbimas ir atsakingas žaliavų naudojimas.

Prie tvaresnio skaitmeninių technologijų naudojimo prisideda ir visuomenė. Kiekviena saugoma nuotrauka, vaizdo transliacija ar dirbtinio intelekto užklausa naudoja duomenų centrų išteklius, o milijonų vartotojų mastu šis poveikis tampa reikšmingas. Svarbūs ir švietimas bei technologinis raštingumas, padedantys suprasti skaitmeninių sprendimų naudą ir poveikį aplinkai.

Gyventojai gali dalyvauti piliečių mokslo iniciatyvose: rinkti aplinkos duomenis, stebėti biologinę įvairovę, fiksuoti karščio salas ar naudotis oro kokybės rodiklius pateikiančiomis programėlėmis. Tokia informacija gali būti naudojama kuriant skaitmeninius dvynius ir planuojant klimato kaitos valdymo priemones.

Vis dėlto didžiausią poveikį turi valstybių, Europos Sąjungos, savivaldybių ir verslo sprendimai. Šie subjektai nustato duomenų centrų efektyvumo reikalavimus, investuoja į atsinaujinančią energetiką, kuria elektronikos perdirbimo sistemas, finansuoja mokslinius tyrimus ir diegia skaitmeninius sprendimus miestuose bei infrastruktūros srityje.

Teksto autorė – VILNIUS TECH Aplinkos inžinerijos fakulteto Pastatų energetikos katedros ir Tvarumo centro mokslininkė doc. dr. Rūta Mikučionienė.