Superdatamaskiner: Maskinmeteorologer som hjelper deg med å gi prognosen din

Meteorologer bruker værmodeller drevet av superdatamaskiner for å lage prognoser. baranozdemir / Getty Images

Hvis du har sett denne nylige Intel-reklamen, spør du kanskje, hva er en superdatamaskin og hvordan bruker vitenskapen den?

Superdatamaskiner er ekstremt kraftige datamaskiner på størrelse med skolebuss. Deres store størrelse kommer fra det faktum at de består av hundretusener (og noen ganger millioner) av prosessorkjerner. (Til sammenligning kjører din bærbare eller stasjonære datamaskin en .) Som et resultat av denne kollektive datakapasiteten er superdatamaskiner enormt kraftige. Det er ikke uhørt at en superdatamaskin har en lagringskapasitet i nærheten av 40 petabyte eller 500 tebibyte RAM-minne. Tror du at din 11 teraflop (billioner operasjoner per sekund) Macbook er rask? En superdatamaskin kan nå hastigheter på titalls petraflops— det er kvadrillioner av operasjoner per sekund!

Tenk på alt din personlige datamaskin hjelper deg med å gjøre. Superdatamaskiner gjør de samme oppgavene, bare den oppstartede kraften tillater det volumer av data og prosesser som skal undersøkes og manipuleres.

Faktisk er værmeldingene dine mulige på grunn av superdatamaskiner.

Hvorfor meteorologer bruker superdatamaskiner

Hver time hver dag registreres milliarder av værobservasjoner av værsatellitter, værballonger, havbøyer og overflateværstasjoner rundt om i verden. Superdatamaskiner gir et hjem for denne flodbølgen av værdata som kan samles inn og lagres.

Superdatamaskiner inneholder ikke bare datamengder, de behandler og analyserer disse dataene for å lage værmeldingsmodeller. En værmodell er det som er nærmest en krystallkule for meteorologer; det er et dataprogram som 'modellerer' eller simulerer hvordan atmosfærens forhold kan være en gang i fremtiden. Modellene gjør dette ved å løse en gruppe ligninger som styrer hvordan atmosfæren virker i det virkelige liv. På denne måten er modellen i stand til å anslå hva atmosfæren sannsynligvis vil gjøre før den faktisk gjør det. (Så mye som meteorologer liker å gjøre avansert matematikk, som kalkulus og differensialligninger...likningene som brukes i modeller er så komplekse at det vil ta uker eller måneder for dem å løse for hånd! På den annen side kan superdatamaskiner tilnærme løsninger i så lite som en time.) Denne prosessen med å bruke modellligninger for å numerisk tilnærme eller forutsi fremtidige værforhold er kjent som numerisk værmelding .

Meteorologer bruker prognosemodellutdata som veiledning når de bygger sine egne prognoser. Utdataene gir dem en ide om hva som for tiden skjer på alle nivåer i atmosfæren og også hva som er mulig i de kommende dagene. Prognosemakere tar denne informasjonen i betraktning sammen med deres kunnskap om værprosesser, personlig erfaring og kjennskap til regionale værmønstre (noe en datamaskin ikke kan gjøre) for å gi meldingen din.

Noen av verdens mest populære værmeldings- og klimaovervåkingsmodeller inkluderer:

• Globalt prognosesystem (GFS)
• Nordamerikansk modell (NAM)
• European Center for Medium Range Weather Forecasting Model (europeisk eller ECMWF)

Møt Luna og Surge

Nå er USAs miljøetterretningsevner bedre enn noen gang, takket være en oppgradering av National Oceanic and Atmospheric Administrations (NOAA) superdatamaskiner.

NOAAs datamaskiner, kalt Luna og Surge, er den 18. raskeste i USA og blant de 100 kraftigste superdatamaskinene i verden. Superdatatvillingene har hver nesten 50 000 kjerneprosessorer, en maksimal ytelseshastighet på 2,89 petaflops, og behandler opptil 3 kvadrillioner beregninger per sekund. (Kilde: ' NOAA fullfører vær- og klima-superdatamaskinoppgraderinger (NOAA, januar 2016.)

Oppgraderingen kommer til en prislapp på 45 millioner dollar – et bratt tall, men likevel en liten pris å betale for de mer tidsriktige, mer nøyaktige, mer pålitelige og mer detaljerte værmeldingene de nye maskinene tilbyr det amerikanske publikummet.

Kan værressursene våre i USA endelig ha innhentet den anerkjente europeiske modellen – Storbritannias nøyaktige modell hvis 240 000 kjerner førte til at den nøyaktig forutså banen og styrken til orkanen Sandy nesten en uke før den traff New Jersey-kysten i 2012?

Bare neste storm vil fortelle.