1 
Японский суперкомпьютер Fugaku установил новый рекорд
Как сообщает Merkur, исследователи из Токийского университета воссоздали восемь часов глобальной погоды на Земле. Для создания этой симуляции ученые использовали почти триллион трехмерных точек сетки и задействовали более половины вычислительных узлов японского суперкомпьютера Fugaku.
Энергозатраты на такие вычисления оказались впечатляющими – суперкомпьютер потреблял столько же электроэнергии, сколько обычное японское домохозяйство расходует в течение 40 лет. Модель охватывает атмосферу вглубь и вверх на 78 вертикальных слоев.
Обычные цифровые модели погоды работают с сеткой от 1 до 10 километров. Из-за этого они часто моделируют завышенное количество осадков на небольшой территории во время сильных гроз. Ученые называют этот сбой "эффектом попкорна", поскольку виртуальные дождевые облака возникают на карте внезапно, словно зерна кукурузы на горячей сковороде. В новой симуляции с разрешением 220 метров эта проблема практически исчезла. Сильные ливни с интенсивностью более 30 миллиметров в час программа рассчитывала реже, тогда как умеренный дождь распределялся более реалистично и мелкими очагами.
Для проверки метода исследователи проанализировали тайфун "Омайс", который бушевал в тихоокеанском регионе в августе 2016 года. В старых моделях с сеткой 3,5 километра тайфун выглядел как большое сплошное пятно дождя. Модель с разрешением 220 метров показала узкие дождевые полосы и множество мелких грозовых очагов.
Благодаря такому высокому разрешению мы можем значительно четче, чем раньше, отобразить внутреннюю структуру грозовых облаков, в частности отдельные восходящие и нисходящие потоки воздуха,
– прокомментировал Шухей Мацугиси из Института исследований атмосферы и океана Токийского университета.
Почему новую систему пока не применяют ежедневно
Несмотря на впечатляющие результаты, внедрить такую систему в повседневную работу синоптиков пока невозможно. Современным метеослужбам нужны оперативные прогнозы на несколько дней вперед, которые рассчитываются за считанные часы. Новая симуляция требует слишком много ресурсов даже для самых мощных компьютеров мира.
В настоящее время глобальная симуляция с разрешением 220 метров требует слишком много ресурсов, чтобы заменить оперативные системы прогнозирования погоды,
– заявил автор исследования Шухей Мацугиси.
Сложности с облаками над океанами и перспективы на будущее
В ходе испытаний ученые обнаружили и слабое место алгоритма. С повышением детализации до 440 и 220 метров модель начала пропускать низкие слоистые облака над океанами – у побережий Калифорнии и Намибии они почти исчезли с виртуальной карты. Это представляет проблему для климатологов, ведь низкие облака отражают солнечный свет и охлаждают планету, а высокие тонкие облака, наоборот, задерживают тепло.
В будущем ученые стремятся создать масштабные Large-Eddy-симуляции с сеткой всего в 10 метров. Это позволит компьютерам напрямую рассчитывать даже мельчайшие турбулентные вихри воздуха, создавая идеально точные модели атмосферы Земли.
Хотя эта технология еще не готова к внедрению, она может предоставить нам лучшие возможности для прогнозирования. Это будет иметь последствия не только для каждого отдельного человека, который сможет получать более точные данные о погоде в своем городе, но и для властей, которые смогут лучше готовиться к возможным стихийным бедствиям, фермеров, спасательных служб и т. д.