Институт вычислительной математики Российской академии наук (ИВМ РАН), используя в качестве вычислительной платформы кластер на базе процессоров Intel Itanium 2, провел масштабные, не имеющие аналогов в России исследования динамики климата. Специалисты института выполнили моделирование изменений климата в XIX — XXII столетиях с помощью уникальной модели общей циркуляции атмосферы и океана, которая была разработана в ИВМ РАН и на сегодня является единственной российской математической моделью, учитывающей совместную циркуляцию атмосферы и глубокого океана.

Кластер, установленный в ИВМ РАН примерно год назад, обладает пиковой производительностью около 80 гигафлопс (миллиардов операций с плавающей запятой в секунду) и состоит из восьми 2-процессорных вычислительных узлов rx2600 производства Hewlett-Packard на базе процессора Intel Itanium 2 с тактовой частотой 1,3 ГГц. Каждый узел обладает оперативной памятью емкостью 2 Гб и дисковой подсистемой емкостью 36 Гб. В качестве интерконнекта используется технология Myrinet2000. Системным интегратором проекта выступила компания «АйТеко».

Расчеты изменений климата, осуществленные в рамках данного проекта, проводились со «скоростью» 10 лет модельного времени за сутки реального времени. Расчет динамики изменения температуры приповерхностного воздуха за последние 130 лет показал, что модель достаточно точно воспроизводит как абсолютную величину наблюдаемого потепления за этот период (0,6-0,7 градуса), так и некоторые особенности временного хода — например, замедление потепления в 1950-1970 годах. Таким образом, была проведена своего рода проверка модели ИВМ РАН на точность расчетов заданных показателей. Кластер решал задачу на протяжении всего лета. Итак, какие же были получены результаты?

Изменение среднегодовой температуры приповерхностного воздуха на Земле по данным модели ИВМ РАН. Черная линия — моделирование климата в XIX — XX столетиях, красная линия — прогноз на XXI — XXII века согласно сценарию изменения содержания парниковых газов и аэрозолей

Как видно из графика, потепление в конце XXII столетия, по сравнению с концом XX века, превысит 3 градуса. Повышение температуры продолжится и после 2100 года вследствие термической инерции океана, хотя, согласно сценарию, концентрации всех газов будут неизменны.

Географическое распределение изменения температуры в 2151-2200 г.г. по сравнению с 1951-2000 г.г. по данным модели

Географическое распределение изменения температуры во второй половине XXII столетия, по сравнению со второй половиной XX века, показывает, что максимальное потепление — на 10 градусов — произойдет в Арктике. Спустя менее чем 200 лет вблизи Северного полюса Земли практически исчезнут(!) многолетние льды — они будут образовываться там только зимой и полностью таять летом. Значительно повысится температура в умеренных широтах континентов северного полушария (на 4-6 градусов); меньше всего воздух потеплеет над океанами в южном полушарии (на 2-3 градуса).

Академики РАН отмечают, что разработанная модель общей циркуляции атмосферы и океана является уникальной для России, а по некоторым характеристикам — например, по чувствительности к изменениям отдельных факторов — превосходит зарубежные модели. Директор ИВМ РАН, академик Валентин Павлович Дымников, подчеркнул: «Разумеется, на Западе подобные расчеты также проводятся, причем зарубежные коллеги располагают куда более мощными вычислительными ресурсами. Однако то, что наши специалисты не могут сделать в силу отсутствия колоссальных выделенных вычислительных ресурсов, требуемых для расчетов подобного рода, мы компенсируем математическими алгоритмами».

Согласно планам ИВМ РАН и Intel, в самом ближайшем будущем институтский кластер будет расширен вдвое, что даст возможность, в том числе, произвести расчеты изменения климата в XXI — XXII столетиях согласно другим сценариям.

ИВМ РАН провел масштабные исследования динамики климата в XIX — XXII столетиях — Юлия Кряквина @ 28.10.2004 19:50