Команда исследователей во главе с Даниэлем Клокке из Института Макса Планка в Германии создала цифрового двойника Земли с разрешением 1,25 километра, что стало одним из самых точных климатических симуляторов в мире. Разработку уже называют "святым Граалем" в сфере климатического моделирования, пишет ScienceAlert.

Новая система сочетает прогнозирование погоды и долгосрочное климатическое моделирование, чего ранее не удавалось достичь из-за ограничений вычислительной мощности. Для покрытия всей поверхности Земли исследователи создали 336 миллионов ячеек для суши и океана, а также столько же атмосферных, что в сумме составляет 672 миллиона расчетных элементов.

В каждой ячейке модель воспроизводит процессы, которые влияют на климат и погоду. Они разделены на две группы: "быстрые" — такие как энергетический и водный циклы, и "медленные", охватывающие углеродный цикл, изменения биосферы и океанической геохимии. Именно сочетание этих двух типов процессов стало главным достижением работы, ведь ранее модели с подобной точностью были возможны только с разрешением более 40 км.

[see_also ids="659458"]

Основой для новой системы стала модель ICOsahedral Nonhydrostatic (ICON), созданная Немецкой метеорологической службой и Институтом Макса Планка. Для повышения производительности команда адаптировала ее к современной архитектуре с помощью фреймворка Data-Centric Parallel Programming (DaCe), позволяющего эффективно обрабатывать огромные объемы данных.

Расчеты, доступные как препринт на платформе arXiv, проводились на суперкомпьютерах JUPITER в Германии и Alps, Швейцария, оснащенных новыми гибридными процессорами GH200 Grace Hopper от Nvidia. В этих чипах центральный процессор ARM Grace работает вместе с графическим Hopper, что обеспечивает распределение задач между быстрыми и медленными климатическими процессами.

Исследователи использовали 20 480 суперчипов GH200, что позволило модели воспроизвести 145,7 дней климатических процессов за одни сутки. Система обрабатывала около триллиона параметров, определяющих динамику климата, — это один из самых сложных симуляционных экспериментов в научной истории.

[see_also ids="654932"]

Хотя такие вычисления пока недоступны для обычных метеостанций, ученые надеются, что подобные модели со временем станут стандартом в прогнозировании климатических изменений. Пока же столь мощные ресурсы преимущественно используют крупные технологические компании для разработки систем искусственного интеллекта.

Новые оценки ООН свидетельствуют о том, что при текущей климатической политике мир стремительно движется к катастрофическому глобальному потеплению на 2,8°C, что может привести к "климатическому коллапсу". Сохранение порога в 1,5°C еще возможно, но требует резкого сокращения глобальных выбросов, которые выросли на 2,3% в прошлом году.