Meteorologi di macchine supercomputer che aiutano a pubblicare le tue previsioni

Se hai visto questo recente spot Intel, potresti chiederlo, cos'è un supercomputer e come lo usa la scienza? 

I supercomputer sono computer estremamente potenti, delle dimensioni di uno scuolabus. Le loro grandi dimensioni derivano dal fatto che sono costituite da centinaia di migliaia (e talvolta milioni) di core di processore. (In confronto, il tuo laptop o desktop funziona uno.) Come risultato di questa capacità di calcolo collettivo, i supercomputer sono immensamente potenti. Non è inaudito che un supercomputer abbia una capacità di spazio di archiviazione nelle vicinanze di 40 petabyte o 500 tebibyte di memoria RAM. Pensi che il tuo MacBook da 11 teraflop (trilioni di operazioni al secondo) sia veloce? Un supercomputer può raggiungere velocità di decine di petraflops-sono quadrilioni di operazioni al secondo! 

Pensa a tutto ciò che il tuo personal computer ti aiuta a fare. I supercomputer svolgono gli stessi compiti, solo la loro potenza potenziata lo consente volumi di dati e processi da ricercare e manipolare. 

In effetti, le tue previsioni del tempo sono possibili a causa dei supercomputer.

Perché i meteorologi usano i supercomputer

Ogni ora di ogni giorno miliardi di osservazioni meteorologiche vengono registrate da satelliti meteorologici, palloni meteorologici, boe oceaniche e stazioni meteorologiche di superficie in tutto il mondo. I supercomputer offrono la possibilità di raccogliere e archiviare questa ondata di dati meteorologici. 

I supercomputer non solo ospitano volumi di dati, ma li elaborano e analizzano per creare modelli di previsioni del tempo. Un modello meteorologico è la cosa più vicina a una sfera di cristallo per i meteorologi; è un programma per computer che "modella" o simula quali potrebbero essere le condizioni dell'atmosfera in futuro. I modelli lo fanno risolvendo un gruppo di equazioni che governano il modo in cui l'atmosfera si comporta nella vita reale. In questo modo, il modello è in grado di approssimare ciò che è probabile che l'atmosfera faccia prima che lo faccia effettivamente. (Per quanto i meteorologi si divertano a fare matematica avanzata, come il calcolo e le equazioni differenziali ... le equazioni utilizzate nei modelli sono così complesse, ci vorrebbero settimane o mesi per risolverle a mano! D'altra parte, i supercomputer possono approssimare le soluzioni in un minimo come un'ora). Questo processo di utilizzo delle equazioni del modello per approssimare numericamente, o prevedere, le condizioni meteorologiche future è noto come previsione meteorologica numerica.

I meteorologi utilizzano l'output del modello di previsione come guida durante la creazione delle proprie previsioni. I dati di output danno loro un'idea di ciò che sta accadendo attualmente a tutti i livelli dell'atmosfera e anche di ciò che è possibile nei prossimi giorni. I meteorologi prendono in considerazione queste informazioni insieme alla loro conoscenza dei processi meteorologici, all'esperienza personale e alla familiarità con i modelli meteorologici regionali (cosa che un computer non può fare) per pubblicare le previsioni.

Alcuni dei modelli di previsioni meteorologiche e di monitoraggio del clima più famosi al mondo includono: 

• Sistema di previsione globale (GFS) 
• North American Model (NAM)
• Centro europeo per il modello di previsioni meteorologiche a medio termine (europeo o ECMWF)

Incontra Luna e Surge

Ora, le capacità di intelligence ambientale degli Stati Uniti sono migliori che mai, grazie a un aggiornamento dei supercomputer della National Oceanic and Atmospher Administration (NOAA).

Chiamati Luna e Surge, i computer NOAA sono i 18 più veloci negli Stati Uniti e tra i primi 100 supercomputer più potenti al mondo. I gemelli del supercomputer hanno ciascuno circa 50.000 processori core, una velocità di picco di prestazioni di 2,89 petaflop ed elaborano fino a 3 quadrilioni di calcoli al secondo. (Fonte: "NOAA completa gli aggiornamenti dei supercomputer meteorologici e climatici" NOAA, gennaio 2016.) 

L'aggiornamento ha un prezzo di $ 45 milioni, una cifra ripida, ma un piccolo prezzo da pagare per le previsioni meteorologiche più tempestive, più accurate, più affidabili e più dettagliate che le nuove macchine offrono al pubblico americano.

Le nostre risorse meteorologiche statunitensi potrebbero finalmente raggiungere il famoso modello europeo, il modello esatto del Regno Unito con i suoi 240.000 core che lo hanno portato a prevedere con precisione il percorso e la forza dell'uragano Sandy quasi una settimana prima che colpisse la costa del New Jersey nel 2012?

Solo la prossima tempesta lo dirà.