ЗАЧЕМ НАМ НУЖНЫ НОВЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

В 1950 году метеорологи Жюль Шарни и Рагнар Фьертофт совместно с математиком Джоном фон Нейманом и другими исследователями создали первое компьютерное моделирование погоды. Тогда потребовалось 24 часа вычислений, чтобы предсказать погоду на 24 часа. Иными словами, практически сразу же, как только закончился этот ничтожный прогноз, наступила реальность, сделавшая его бесполезным. Сегодняшние прогнозы погоды поразительно хороши, часто они дают искусные Прогнозы на неделю вперед и рассчитаны на экстремальные события. Они доступны на каждом мобильном телефоне, и каждый знает, как интерпретировать их.

УДИВИТЕЛЬНЫЙ ПРОГРЕСС КЛИМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Климатические модели тесно связаны с погодными моделями; и они тоже добились поразительного прогресса. Сегодня они имитируют воздушные и океанические течения, морской лед, биосферу, сушу, углеродный цикл и многое другое. Они учитывают тысячи эффектов обратной связи и климатических процессов, состоят из миллиона строк программного кода и производят петабайты данных и эти модели во многих отношениях являются историей успеха. Многие прогнозы климатических моделей стали реальностью1,2. Именно на основе таких прогнозов политики решили ограничить антропогенное глобальное потепление уровнем значительно ниже 2 градусов по Цельсию. Но почему же тогда эта область требует еще больших исследований и новых моделей?

The higher the resolution, the more precise the forecasts: climate models. (Illustration: ETH Zurich)

Несколько десятилетий назад статистик Джордж бокс заявил: “Все модели ошибочны, но некоторые полезны.” И действительно, каждая модель в какой-то степени упрощает реальность. Для некоторых вопросов это упрощение оправдано, в то время как для других неопределенность все еще велика. В частности, каждая модель обладает определенным пространственным разрешением, или масштабом, ниже которого невозможны никакие прогнозы. В настоящее время климатические модели обычно имеют масштаб от 10 до 50 километров. Даже эта резолюция ясно дает понять что нам нужно сократить наш CO2выбросы. Однако, чтобы узнать, как часто будет происходить жаркое и сухое лето, такое как в 2018 году, или если швейцарская горная деревня Седрен все еще будет получать достаточное количество снега в 2040 году, нам нужен масштаб всего в несколько километров. Это происходит потому, что горы, долины и высоко локализованные явления такие как подъем воздушных масс, которые превращаются в облачные образования играют решающую роль.

Однако достижение этих меньших масштабов требует огромных вычислительных мощностей, подобные которым все чаще встречаются только в компьютерах с графическими процессорами (GPU). Поэтому “внутренняя работа” модели, то есть то, как отдельные ядра обмениваются данными и обрабатывают их, должна быть перепрограммирована. Такие мощные суперкомпьютеры позволяют по-новому и качественно отображать маломасштабные явления, такие как грозовые облака или модели городов. Однако они также производят больше данных, чем могут быть сохранены.

Таким образом, получение модели с высоким разрешением для запуска на новой компьютерной архитектуре требует опыта физиков, химиков, биологов и других экспертов для лучшего описания этих мелкомасштабных явлений. Компьютерные ученые также необходимы, если мы хотим эффективно использовать новые технологии. Но в конце концов, даже самая лучшая симуляция бесполезна, если ее пользователи не понимают ее или не знают, для чего ее использовать.

ПОЛЬЗА ДЛЯ ОБЩЕСТВА

Для исследователей климатические модели-это инструменты, с помощью которых они могут проверить свои гипотезы, научиться понимать процессы и интерпретировать данные измерений. Но они могут сделать и больше: климатические модели используются в прогнозах для минимизации рисков и уязвимости общества и инфраструктуры, а также для поиска надежных средств адаптации. Ключевым моментом в этом процессе является диалог с пользователями и получение ими выгод. Как только мы, разработчики климатических моделей, поймем, какая информация нужна фермерам или инженерам строителям для какого места и в какие сроки, тогда мы сможем лучше подготовить наши модели к корректировке - яркий пример того, как технологическое развитие и междисциплинарные исследования работают вместе, чтобы принести ощутимые выгоды обществу.

Интересна статья?

0 комментариев *

  1. Андрей Андреев     #1     0  

    Читал статью о том что за последние 5-6 лет площадь ледников в летнее время на северном полюсе уменьшилась на 20%.... Плачевно.

    ответить  
  2. Андрей В     #2     0  

    Почему плачевно? Потепление это нормальный процесс и человек над ним не властен. Он будет продолжаться медленно до следующей катастрофы. Наша земля представляет собой тороидальный вихревой объект. Мы живём внутри земли, на поверхности области высокой плотности тороида. В центре земли происходит генерация вещества из-за которой наша земля постоянно увеличивается в размерах.

    ответить  
  3. Андрей Андреев     #3     0  

    И сколько человечество сможет десятилетий или столетий просуществовать по мнению ученых при существующих темпах потепления?

    ответить