Климатологи получили для своих прогнозов то, о чем ранее могли только мечтать: компьютерную модель Земли, позволяющую детально рассмотреть грозовые облака и океанские вихри.
Впервые в мире Земля была полностью воссоздана в цифровом формате, сообщают ученые из Германии и Швейцарии. Удалось выполнить эту сложнейшую задачу с помощью суперкомпьютеров Alps и JUPITER, которые построены на гибридных чипах и оснащены мощными процессорами и графическими ускорителями.
Эти технологии позволили смоделировать планету с учетом её океанов, атмосферы, суши, растительности и биохимии. Созданная модель обладает невероятно высоким разрешением — всего 1,25 километра. Ранее это считалось невозможным из-за огромных вычислительных затрат.
Поверхность виртуальной Земли состоит из 336 миллионов ячеек, и аналогичное количество ячеек расположено над ними для симуляции атмосферы и всех процессов в ней. При этом для каждой ячейки был разработан целый спектр взаимосвязанных моделей «поведения», что позволяет рассмотреть множество потенциальных сценариев развития событий в природной среде.
Благодаря этому цифровой двойник Земли воспроизводит как «быстрые» процессы, то есть ежедневные изменения погоды в различных регионах, так и «медленную» динамику климата на протяжении лет и десятилетий. Модель демонстрирует, как из-за глобального потепления постепенно изменяется биохимия океанов и что происходит с углеродным циклом.
Мировой океан поглощает огромное количество углекислого газа, что способствует снижению парникового эффекта. Несмотря на свой масштаб, его возможности в этом плане имеют пределы. Климатологи выражают опасения, что при текущих объемах вредных выбросов в атмосферу однажды «чаша его терпения» переполнится, что может привести к катастрофическим последствиям.
Исследователи климата отметили, что из-за сложности земной экосистемы моделирование долгосрочных процессов и создание на этой основе прогнозов было настоящим вызовом. В лучшем случае за день работы компьютера удавалось виртуально «прожить» лишь около 20 дней Земли. Теперь скорость этого «воспроизведения» жизни планеты увеличилась более чем в семь раз: за один реальный день можно увидеть события 145 суток.
Это позволяет за полгода просмотреть развитие ситуации на протяжении следующих трех десятилетий. Также, например, с большей точностью и скоростью выяснять, как будут развиваться только что возникшие тропические штормы.
Учёные ранее оценили идею превращения облаков в «зеркала» для отражения солнечного света и охлаждения планеты.
Фото: hi-tech.mail.ru