Прогнозите за времето често грешат, а климатичното моделиране е още по-предизвикателно. Въпреки това способността ни да предвиждаме природните процеси непрекъснато се усъвършенства, главно благодарение на по-добри модели и огромна изчислителна мощ.
Екип, ръководен от Даниел Клоке от Института „Макс Планк“, представя модел, който много учени определят като „свещения граал“ на климатичните симулации — дигитален двойник на Земята с разделителна способност едва 1,25 км. Това е първата система, която комбинира едновременно метеорологични и климатични процеси при такъв детайлен мащаб.
Километрова прецизност, невиждана досега
Новият модел не работи точно с клетки от 1 км², а с мрежа от 1,25 км, но това остава рекордна точност.
Той включва 336 милиона зони по сушата и океаните, към които се добавят още толкова атмосферни клетки. Така общият обем за изчисление достига 672 милиона активни елемента – мащаб, който позволява да се видят дори малки локални явления, невидими в досегашните модели.
Два вида процеси: „бързи“ и „бавни“
Учени разделят процесите на планетата на две категории:
Бързи процеси
- енергиен обмен
- воден цикъл
- бури
- валежи
- ветрове
Те изискват много висока резолюция, затова е използван моделът ICON – резултат от сътрудничество между Германската метеорологична служба и Института „Макс Планк“.
Бавни процеси
- въглероден цикъл
- промени в биосферата
- геохимия на океаните
Тези процеси се развиват в рамките на години или десетилетия. Истинското постижение е, че за първи път бързи и бавни процеси са обединени в една обща симулация с километрова разделителна способност. До този момент това беше възможно единствено при резолюции над 40 км.
Как е постигнат пробивът
Оригиналният климатичен модел е бил написан на Fortran – език, труден за адаптиране към модерните хардуерни архитектури.
Екипът пренаписва системата с Data-Centric Parallel Programming (DaCe), рамка, която оптимизира движението на данни върху съвременни процесори и графични ускорители.
Суперкомпютри, захранвани от Nvidia GH200
Симулацията е изпълнена на два от най-мощните суперкомпютри в света — JUPITER (Германия) и Alps (Швейцария), които използват чипове Nvidia GH200 Grace Hopper.
Тези чипове комбинират:
GPU Hopper – за бързи, интензивни изчисления (метеорология)
CPU Grace ARM – за бавни, дългосрочни процеси (биосфера, въглероден цикъл)
С помощта на 20 480 такива суперчипа изследователите успяват да симулират 145,7 дни климатична динамика в рамките на 24 часа. Общият брой изчислителни стойности надхвърля 1 трилион.
Ограничения, но и огромен потенциал
Този тип симулации едва ли скоро ще се използват в ежедневни прогнози – суперкомпютърните ресурси са изключително скъпи и рядко се отделят за климатични модели, особено при нарастващото търсене на изчислителна мощ за изкуствен интелект.
Въпреки това успехът на екипа представлява голям скок напред. Положена е основа за бъдещи системи, които някой ден може да симулират климатичните процеси почти в реално време.
📩 Абонирай се за бюлетина на Успелите
Получавай най-вдъхновяващите истории от България директно на имейла си.
