Supercomputador suíço ajuda alta precisão a simular mudanças climáticas

Devido à natureza interconectada muito complexa dos sistemas climáticos, grande parte do trabalho de estudar o que acontece com eles e por que é feito em supercomputadores, embora as limitações no poder de computação até agora tenham limitado as possibilidades de tais simulações.

A situação agora mudou. E uma equipe de climatologistas da Escola Técnica Superior Suíça de Zurique (ETH Zurique) conseguiu usar a energia de um supercomputador para criar modelos climáticos de resolução ultra-alta cobrindo toda a Europa e o Oceano Atlântico central.

Ao analisar o clima e o tempo, a baixa resolução pode representar problemas sérios, inibindo a modelagem de matrizes críticas, como nuvens e tempestades. Por sua vez, isso gera irregularidades na modelagem, o que leva a grandes incertezas. Por exemplo, as estimativas de aumentos futuros de temperatura na Terra se o CO2 na atmosfera dobrar variam de 1,5 ° C a 4,5 ° C. É uma variação enorme, que, segundo Christoph Schär, professor de climatologia da ETH Zurique, “se deve principalmente aos modelos de baixa resolução do clima atual”, os melhores dos quais muitas vezes ainda têm uma ampla faixa de 12 a 50 km.

Cher e seus colegas decidiram mudar esse paradigma. Eles estão colaborando com o Centro Nacional de Supercomputação da Suíça (CSCS) e a MeteoSwiss (escritório meteorológico nacional da Suíça) para adaptar o popular modelo atmosférico não hidrostático COSMO, anteriormente apenas para computação CPU, para uso em GPUs – uma medida que Scher diz: “ torna a computação mais eficiente, rápida e barata. “

A Parceria para Computação Avançada na Europa (PRACE) forneceu aos cientistas a capacidade de operar o supercomputador Piz Daint no Centro Nacional de Supercomputação da Suíça (CSCS). Piz Daint contém 5704 nós Cray XC50 (cada um com Intel Xeon E5-2690 e NVIDIA Tesla P100), além de 1813 nós XC40 (cada um com dois Intel Xeon E5-2695). Piz Daint oferece 21,2 Pflops de desempenho do Linpack, colocando-o entre os dez supercomputadores mais poderosos do mundo de acordo com o último ranking Top500.

Usando COSMO e Piz Daint, os pesquisadores criaram projeções climáticas para grande parte da Europa (incluindo a Escandinávia, o Mediterrâneo e a África) em uma resolução ultraprecisa de 2,2 km. A resolução mais alta permitiu aos pesquisadores fazer novas previsões, como que a precipitação horária aumentaria em intensidade em 7% para cada grau de aumento de temperatura. “Na Europa, estamos principalmente interessados ​​em chuvas torrenciais de curto prazo, pois costumam ocorrer no verão”, disse Cher. Com base nos resultados das simulações, disse que “a infraestrutura hídrica deve ser adaptada a chuvas mais frequentes e fortes”.

Outro elemento importante da nova modelagem foi uma avaliação mais precisa do albedo, uma medida da refletividade da superfície de um objeto. Uma representação mais precisa das nuvens (que têm um albedo relativamente alto) por meio de uma nova modelagem ajudou os pesquisadores a medir seu albedo geral com mais precisão e demonstrar que mesmo pequenas diferenças nesses valores podem ter consequências enormes.

Como Cher observou, os cientistas “ainda têm um longo caminho a percorrer”. Mesmo com o aumento acentuado na resolução, a modelagem climática foi limitada à Europa. Para um modelo climático global verdadeiramente preciso, ele deve cobrir o globo inteiro.