El clima de la Tierra reproducido con una resolución sin precedentes en la supercomputadora más veloz del mundo

El clima de la Tierra reproducido con una resolución sin precedentes en la supercomputadora más veloz del mundo

Unos científicos han conseguido incorporar con éxito la actividad de las nubes en un modelo digital del clima de la Tierra, haciendo que alcance una resolución sin precedentes. El modelo ha demostrado su valía al ser ejecutado en Frontier, que en estos momentos es la supercomputadora que posee la mayor velocidad de cálculo del mundo, y que es la primera que alcanzó una velocidad de cálculo del orden de la exaescala.

El modelo, orientado a lograr la máxima precisión en las predicciones climáticas, es obra del equipo de Mark Taylor, de los Laboratorios Nacionales de Sandía en Estados Unidos.

El modelo, llamado E3SM (Energy Exascale Earth System Model), simula aspectos críticos del sistema climático de la Tierra y sus efectos más importantes en las próximas décadas, como temperaturas extremas, sequías, inundaciones y aumento del nivel del mar.

Las nubes desempeñan un papel fundamental en el sistema climático de la Tierra, influyendo mucho en los patrones meteorológicos y en las precipitaciones. Los modelos tradicionales del sistema terrestre tienen dificultades para representar las nubes con precisión.

El equipo de Taylor desarrolló e incorporó un modelo atmosférico mejorado para dotar de mayor resolución a la actividad de las nubes. Este modelo se denomina SCREAM (Simple Cloud Resolving E3SM Atmosphere Model). Este innovador programa tiene el potencial de reducir sustancialmente los grandes errores sistemáticos sobre precipitaciones que presentan los modelos actuales, gracias a su tratamiento más realista y explícito de las tormentas convectivas y de los movimientos atmosféricos responsables de la formación de las nubes.

Un momento de una simulación con el modelo E3SM, que muestra un ciclón tropical frente a la costa occidental de Australia. (Imagen: Brad Carvey / E3SM)

Pero disponer del E3SM reforzado con el SCREAM no es garantía de poder hacer con él todo lo que se quiera. Ejecutar una simulación que resuelve las nubes globalmente a lo largo de muchas décadas requiere enormes recursos informáticos para funcionar en un tiempo razonable. Para sacarle el máximo rendimiento al E3SM con SCREAM, sus creadores necesitaban  un ordenador con una velocidad de cálculo en el orden de la exaescala, o sea que efectuase cada segundo más de un trillón de cálculos (el número 1 seguido de 18 ceros).

La supercomputadora Frontier, del Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Estados Unidos, cumple esos requisitos y en ella se ha ejecutado el E3SM a pleno rendimiento, siendo capaz, por ejemplo, de simular en un día el clima de todo un año. "Estamos inaugurando una nueva era de precisión", afirma Taylor.

Miembros del equipo de Taylor trabajaron para garantizar que SCREAM funcionara correctamente en Frontier, como también lo han hecho para que funcione bien en otros sistemas basados en GPUs así como en superordenadores más convencionales, basados en CPUs. (Fuente: NCYT de Amazings)