Льды Арктики исчезнут к середине XXII века
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.
Расчеты изменений климата, осуществленные в рамках данного проекта, проводились со "скоростью" 10 лет модельного времени за сутки реального времени. Атмосферный блок модели имел разрешение 5х4 градуса по долготе и широте и 21 уровень по вертикали, в океане разрешение составило 2,5х2 градуса и 33 уровня по вертикали. Для воспроизведения климата XIX–XX столетий и моделирования климата XXI-XXII столетий задавался временной ход концентрации парниковых газов (углекислого газа, метана, закиси азота), вулканического и антропогенного аэрозоля, солнечного излучения, наблюдавшихся до сих пор, а также прогноз изменения концентрации радиационно активных газов согласно сценарию SRES A1. При этом учитывалось, что содержание углекислого газа к 2100 году должно вырасти примерно вдвое по сравнению с 2000 годом, а в течение XXII века концентрация СО2 и остальных газов считается постоянной.
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.
По результам расчетов, проведенных в ИВМ РАН, 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 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).
Основными критериями выбора архитектуры Intel Itanium 2 для вычислительной платформы с целью проведения масштабных исследований глобальных климатических изменений специалисты ИВМ РАН называют следующие:
- архитектура Intel Itanium 2 с максимальной эффективностью позволяет реализовать потенциал вычислительных моделей ИВМ РАН;
- cотрудники ИВМ РАН имеют более чем годовой положительный опыт рас-четов на платформе Intel Itanium 2;
- совместная работа сотрудников ИВМ РАН и Intel, в том числе из подразделения Software System Group (SSG) нижегородского Центра исследований и разработок Intel, позволила оптимизировать расчетную модель ИВМ РАН и значительно уменьшить время вычислений. Как показали сравнительные исследова-ния, расчет математической модели циркуляции атмосферы и океана на однопроцессорной системе на базе процессора Intel Itanium 2 с тактовой частотой 1,3 ГГц осуществляется в 1,7 раза быстрее, чем на вычислительной RISC-системе MBC-1000М, установленной в Межведомственном суперкомпьютерном центре, в расче-те на один процессор.
Расчеты изменений климата, осуществленные в рамках данного проекта, проводились со "скоростью" 10 лет модельного времени за сутки реального времени. Атмосферный блок модели имел разрешение 5х4 градуса по долготе и широте и 21 уровень по вертикали, в океане разрешение составило 2,5х2 градуса и 33 уровня по вертикали. Для воспроизведения климата XIX–XX столетий и моделирования климата XXI-XXII столетий задавался временной ход концентрации парниковых газов (углекислого газа, метана, закиси азота), вулканического и антропогенного аэрозоля, солнечного излучения, наблюдавшихся до сих пор, а также прогноз изменения концентрации радиационно активных газов согласно сценарию SRES A1. При этом учитывалось, что содержание углекислого газа к 2100 году должно вырасти примерно вдвое по сравнению с 2000 годом, а в течение XXII века концентрация СО2 и остальных газов считается постоянной.
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.
По результам расчетов, проведенных в ИВМ РАН, 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 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).
Основными критериями выбора архитектуры Intel Itanium 2 для вычислительной платформы с целью проведения масштабных исследований глобальных климатических изменений специалисты ИВМ РАН называют следующие:
- архитектура Intel Itanium 2 с максимальной эффективностью позволяет реализовать потенциал вычислительных моделей ИВМ РАН;
- cотрудники ИВМ РАН имеют более чем годовой положительный опыт рас-четов на платформе Intel Itanium 2;
- совместная работа сотрудников ИВМ РАН и Intel, в том числе из подразделения Software System Group (SSG) нижегородского Центра исследований и разработок Intel, позволила оптимизировать расчетную модель ИВМ РАН и значительно уменьшить время вычислений. Как показали сравнительные исследова-ния, расчет математической модели циркуляции атмосферы и океана на однопроцессорной системе на базе процессора Intel Itanium 2 с тактовой частотой 1,3 ГГц осуществляется в 1,7 раза быстрее, чем на вычислительной RISC-системе MBC-1000М, установленной в Межведомственном суперкомпьютерном центре, в расче-те на один процессор.
