Polscy naukowcy zbudują cyfrowego bliźniaka Bałtyku. Prognozy dla żeglugi, portów i offshore

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej przeznaczy ponad 12,5 mln zł na budowę pierwszego w Polsce cyfrowego bliźniaka Morza Bałtyckiego. Projekt MERMAID zrealizuje konsorcjum trzech instytucji: Uniwersytetu Warszawskiego, Instytutu Oceanologii PAN i Instytutu Budownictwa Wodnego PAN. Liderem naukowym przedsięwzięcia jest prof. dr hab. Piotr Gwiazda z Instytutu Matematycznego PAN i Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego UW.

Co to jest cyfrowy bliźniak morza

Cyfrowy bliźniak Bałtyku będzie zaawansowanym modelem numerycznym, który możliwie wiernie odtworzy warunki panujące na akwenie: temperaturę wody i powietrza, siłę i kierunek wiatru, ciśnienie, wysokość fal, kierunek falowania oraz prądy morskie. Symulacja połączy dane pomiarowe z obliczeniami prowadzonymi na superkomputerach.

System będzie przewidywał rozwój sytuacji i dzięki temu wspierał decyzje podejmowane przez ludzi działających na morzu – wyjaśnia prof. Piotr Gwiazda.

Narzędzie prognostyczne ma odpowiadać na praktyczne pytania: jakie warunki będą panowały za kilka lub kilkadziesiąt godzin, czy możliwe będzie bezpieczne wejście jednostki do portu, kiedy zaplanować prace serwisowe na morzu albo w którym kierunku mogą przemieszczać się zanieczyszczenia.

Dlaczego Bałtyk potrzebuje własnego modelu

Bałtyk przez większą część roku bywa trudnym środowiskiem pracy. Jesienią, zimą i wiosną okna pogodowe pozwalające na bezpieczne operacje morskie potrafią być bardzo krótkie, a polskie wybrzeże, z długimi odcinkami piaszczystych plaż bez dużych portów, stawia dodatkowe wymagania.

Nasze wybrzeże to w dużej mierze piaszczyste plaże, długie odcinki bez dużych portów i stosunkowo trudne warunki operacyjne. To oznacza, że potrzebujemy modelu dedykowanego właśnie temu obszarowi – podkreśla prof. Gwiazda.

Znaczenie takich prognoz rośnie wraz z rozwojem infrastruktury: morskich farm wiatrowych, terminali LNG, portów serwisowych i planowanych inwestycji energetyki jądrowej. Wsparcie obejmie wejścia statków do portów, wyjścia jednostek serwisowych na farmy wiatrowe, pracę pogłębiarek i obsługę infrastruktury przybrzeżnej.

Bezpieczeństwo blisko brzegu i ochrona środowiska

Autorzy projektu zwracają uwagę, że najgroźniejsze momenty w żegludze często zdarzają się w pobliżu brzegu, gdzie woda jest płytsza, a lokalne warunki szybko się zmieniają. Wiarygodna informacja o bezpiecznych oknach czasowych dla manewru może ograniczyć ryzyko dla ludzi i sprzętu. O tym, jak technologia zmienia bezpieczeństwo na polskich akwenach, pisaliśmy przy okazji systemu ratunkowego na Mazurach.

Model wesprze też ochronę środowiska: analizę transportu zanieczyszczeń, zmian temperatury wody, przemieszczania się mas wodnych czy warunków sprzyjających zakwitom sinic. W razie awarii statku lub wycieku ropy system ma szybko wskazać, w którym kierunku przemieści się skażona woda i które obszary są zagrożone.

Trzy lata pracy i dane dostępne przez API

Największym wyzwaniem naukowym będzie połączenie modelu atmosfery z modelem morza oraz integracja rozproszonych danych pomiarowych metodami asymilacji. Obliczenia poprowadzi infrastruktura dużej mocy, bo prognoza musi powstać szybciej niż zjawisko, którego dotyczy.

Realizacja projektu MERMAID potrwa trzy lata. Dane generowane przez cyfrowego bliźniaka mają być udostępniane różnymi kanałami, w tym przez API, z myślą o administracji morskiej, operatorach farm wiatrowych, portach i jednostkach pływających.

Tego typu systemu nie buduje się raz na zawsze. Można stworzyć platformę i podstawowe usługi, ale ich kalibracja, doskonalenie i dostosowywanie do nowych danych oraz potrzeb użytkowników będzie trwało latami – podsumowuje prof. Piotr Gwiazda.

Projekt finansowany jest z działania TEAM NET, realizowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki (FENG).