Учени създадоха цифрово копие на Земята с разделителна способност 1 км
Учени от института „ Макс Планк “ са основали първия климатичен модел с разграничителна дарба 1,25 км, който съчетава прогнозирането на времето и моделирането на климата в една система. Използвайки 20 480 суперчипа Nvidia GH200 на суперкомпютрите JUPITER и Alps, откривателите са съумели да изчислят съвсем един трилион параметри и да симулират 145 дни климат за един ден. Тази работа бе наречена „ свещеният граал “ на климатичното моделиране и значима стъпка към основаването на по-точни и подробни прогнози за световните промени.
Новият модел обгръща цялата повърхнина на Земята, разграничена на 336 милиона земни и морски кафези, всяка с повърхност 1,25 km², и същия брой „ атмосферни “ кафези над тях. Това прави общо 672 милиона изчислителни кафези, всяка от които взе участие в комплицирани калкулации, отразяващи основните процеси в атмосферата, океаните и биосферата.
Изследователите са разделили системите на „ бързи “ и „ мудни. Бързите процеси всъщност са метеорологичните: енергийният баланс, водният цикъл и атмосферните феномени, които изискват висока степен на подробност. За тях е употребен нехидростатичният модел ICON, създаден от Германската метеорологична работа и Института по метеорология на обществото „ Макс Планк “. Бавните процеси включват въглеродния цикъл, измененията в биосферата и геохимията на океана, които се развиват в продължение на години или десетилетия.
Комбинирането на тези два типа процеси с разграничителна дарба от 1,25 км е същински пробив.
Постигането на сходно равнище на подробност стана допустимо с помощта на комбинацията от най-модерно софтуерно инженерство и високопроизводителни компютри. Първоначалният модел беше написан на Fortran и имаше доста остарели функционалности, които затрудняваха адаптирането му към актуалните архитектури. За да се усъвършенства, беше приложена фреймуърка Data-Centric Parallel Programming (DaCe), която разрешава ефикасното потребление на данните на актуалните суперкомпютри.
Суперкомпютрите JUPITER и Alps в Германия и Швейцария, основани на чиповете GH200 Grace Hopper на Nvidia, изиграха значима роля в изчислителната инфраструктура. Тези системи използваха графични процесори за „ бързите “ процеси и процесори ARM Grace за „ бавните “ процеси, с цел да обезпечат опция за паралелни симулации.
С помощта на 20 480 суперчипа GH200 бяха моделирани 145,7 дни в границите на един изчислителен ден. Моделът е работил с съвсем един трилион „ степени на независимост “ – стойност, която отразява броя на изчисляваните стойности.
Моделът изисква извънредно мощна инфраструктура и най-съвременни суперкомпютри, тъй че сходно моделиране към момента не може да се ползва в локалните метеорологични станции и в елементарните институции. Въпреки това проучването демонстрира, че консолидираното на метеорологичните и климатичните процеси на детайлно равнище е допустимо. Това е едно напълно ново и потребно постижение в региона на метеорологията, което може осезателно да усили точността на прогнозите.
