Из-за очень сложной взаимосвязанной природы климатических систем большая часть работы по изучению того, что происходит с ними и почему, проводится на суперкомпьютерах, хотя ограничения в вычислительной мощности до нынешнего времени сужали возможности такого моделирования.

В настоящее время ситуация изменилась. И команда климатологов из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) получила возможность использовать суперкомпьютерные мощности для создания климатических моделей со сверхвысоким разрешением, охватывающих всю Европу и центральную часть Атлантического океана.

При анализе климата и погоды низкое разрешение может создавать серьезные проблемы, препятствуя моделированию таких важных массивов, как облака и штормы. В свою очередь, это порождает неравномерность в моделировании, которая приводит к большой неопределённости. Например, оценки будущего повышения температуры на Земле, если содержание CO2 в атмосфере удвоится, колеблются от 1,5 °C до 4,5 °C. Это огромный диапазон, который, по словам Кристофа Шера (Christoph Schär), профессора климатологии ETH Zurich, «в основном связан с низким разрешением моделей нынешнего климата», лучшие из которых зачастую всё ещё имеют широкий диапазон от 12 до 50 км.

Шер и его коллеги решили изменить эту парадигму. Они сотрудничают со Швейцарским национальным суперкомпьютерным центром (CSCS) и MeteoSwiss (национальное метеорологическое бюро Швейцарии), чтобы адаптировать популярную негидростатическую атмосферную модель COSMO, ранее предназначавшуюся только для CPU-расчётов, для использования на графических процессорах — шаг, который, по словам Шера, «делает вычисления эффективнее, быстрее и дешевле».

Партнёрство по передовым вычислениям в Европе (PRACE) предоставило учёным возможности для работы на суперкомпьютере Piz Daint, установленном в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS). Piz Daint содержит 5704 узла Cray XC50 (каждый с Intel Xeon E5-2690 и NVIDIA Tesla P100) в дополнение к 1813 узлам XC40 (каждый с двумя Intel Xeon E5-2695). Piz Daint обеспечивает производительность в тесте Linpack 21,2 Пфлопс, что помещает его в первую десятку самых мощных суперкомпьютеров в мире согласно последнему рейтингу Top500.

Используя COSMO и Piz Daint, исследователи создали климатические проекции большей части Европы (включая районы Скандинавии, Средиземноморья и Африки) со сверхточным разрешением 2,2 км. Более высокое разрешение позволило исследователям сделать новые прогнозы, например, что ежечасные осадки будут увеличиваться по интенсивности на 7 % на каждый градус повышения температуры. «В Европе нас в первую очередь интересуют кратковременные проливные дожди, поскольку они часто случаются летом», — сказал Шер. Основываясь на результатах моделирования, он сообщил, что «водная инфраструктура должна быть адаптирована к более частым и сильным дождям».

Еще одним важным элементом нового моделирования была более точная оценка альбедо, показателя, характеризующего отражательную способности поверхности предмета. Более точное представление облаков (которые имеют относительно высокое альбедо) с помощью нового моделирования помогло исследователям более точно измерить их общее альбедо и продемонстрировать, что даже небольшие различия в этих значениях могут иметь колоссальные последствия.

Как отметил Шер, учёным «предстоит пройти ещё долгий путь». Даже с учётом резкого увеличения разрешающей способности моделирование климата было ограничено Европой. Для действительно точной модели глобального климата оно должно охватывать весь земной шар.

Ссылка: https://servernews.ru/1021024