Klimaopvarmning er på hjemmecomputeren • Alexander Sergeyev • Videnskabsnyheder om "Elements" • Jordvidenskab, Informationsteknologier

Klimaopvarmning – på hjemmecomputeren

Climate Change Experiment Project (Fig. Fra www.bbc.co.uk)

Forskere fra Oxford University og British Meteorological Bureau inviterer igen alle til at deltage i et distribueret computerprojekt om modellering af globale klimaændringer. For at tiltrække flere deltagere bliver projektet afholdt under BBC Broadcasting Corporation.

Den 14. februar meddelte det britiske selskab BBC, at der blev lanceret et nyt og mest ambitiøst distribueret computerprojekt i verden designet til at studere klimaforandringsprocesser, kaldet klimaændringseksperimentet. Deltag i projektet kan nogen. Til dette har du brug for en pc med operativsystemet Windows 2000 / XP eller Linux og en internetforbindelse. Programmet kører i baggrunden ved at bruge overskydende CPU-tid og sender periodisk resultaterne til den centrale server. Målet med projektet er at give den bedst mulige prognose for langsigtede klimaændringer for i dag. De første resultater af projektet vil blive annonceret i maj, men hele projektet vil arbejde meget længere.

Global opvarmning

For kun ti år siden var det endnu ikke sikkert, at processen med global opvarmning overhovedet foregår.Skeptikere forbliver nu, men de fleste forskere erkender stadig, at den gennemsnitlige temperatur på Jordens overflade er stigende. Det mest overbevisende tegn på dette er de ændringer, der finder sted i Arktis, hvor stigningen i gennemsnitlige årlige temperaturer er maksimal.

Atlanterhavscyklonudvikling modelleret af climateprediction.net. Mellem rammerne 12 timers modelleringstid

Ikke desto mindre er spørgsmålet om arten af ​​den globale opvarmning stadig langt fra konsensus. En væsentlig del af forskerne er overbevist om, at opvarmning har en menneskeskabt natur og hovedsageligt er forbundet med udledningen i atmosfæren af ​​såkaldte drivhusgasser. Mange mener imidlertid, at denne konklusion ikke har tilstrækkelige grunde: ja, der er en sammenhæng mellem emissionstilvækst og opvarmning, men tilfældighed er ikke et bevis på et årsagsforhold.

For at forstå de virkelige årsager til klimaopvarmning, for at forudsige udviklingen og finde måder at modvirke, skal du kunne simulere globale klimaprocesser. Enhver kan nøjagtigt forudsige dynamikken i atmosfæriske processer, det vil sige vejret, må ikke være mere end et par dage.Yderligere tillader tre faktorer ikke fremskridt: manglende data om atmosfærens og havets aktuelle tilstand, utilstrækkelig viden om processer, der bestemmer vejrændringer, samt ustabilitet i disse processer, som pålægger grundlæggende begrænsninger på nøjagtigheden og de langsigtede meteorologiske prognoser.

Klimaforudsigelse

Klimamodellering er imidlertid fundamentalt forskellig fra vejrmodellering. I dette tilfælde er det nødvendigt at forudsige ikke eksakte værdier, for eksempel temperatur, men groft sagt grænserne for korridoren, hvor det vil være med høj sandsynlighed. En sådan opgave er meget enklere, da det i de fleste tilfælde er muligt at opgive modelleringen af ​​dynamikken i luftmasser og vand og begrænse betingelserne for balance mellem materie og energi.

Men selv i en så dramatisk forenklet form er opgaven stadig meget vanskelig. For et system, der kombinerer atmosfæren, er hydrosfæren (herunder isen) og biosfæren ikke alle forhold af materie og energioverførsel kendt. Mange processer er ikke undersøgt overhovedet, mens for andre er der mange parametre, hvis værdier er kendt med lav nøjagtighed.Ved at ændre værdierne af disse parametre kan man få meget forskellige klimaforudsigelser.

For at vælge et passende sæt parametre skal man simulere udviklingen af ​​klimaet i en tilstrækkelig lang periode, for hvilken der er meteorologiske data, og sammenligne de opnåede resultater med observationerne. Hvis de er enige, så parametrene er velvalgte, kan du fortsætte beregningerne og forsøge at forudsige den fremtidige udvikling af klimaet, hvis ikke – parameteren kasseres. I praksis overholdes tilfredsstillende overenskomst af modellen med kontrolperioden data med forskellige sæt parametre. Så i stedet for en model vil vi have en hel familie, og prognosen vil som forventet være probabilistisk.

Der kan være mange forskellige kombinationer af parametre. Og selvom klimaberegninger er meget enklere end meteorologiske, kræver opregningen af ​​alle interessante kombinationer et enormt beregningsarbejde. Med en sådan opgave er det svært at klare selv de mest kraftfulde moderne supercomputere. Derfor har britiske klimaforskere anmodet alle ejere af personlige computere til at hjælpe i dette vigtige arbejde,tildeling af inaktiv computerkraft til klimaberegninger.

Baggrund for projektet

Appellen blev først fremsat den 12. september 2003, da klimaprogrammet blev præsenteret for offentligheden.forudsigelse.net. Den blev installeret i Windows som en pauseskærm (screensaver) og arbejdet i perioder med langvarig nedetid i computeren. Programmet modellerede temperatur, tryk, overskyet og nedbør under hensyntagen til sæsonudsving i tilstrømningen af ​​solenergi, kuldioxidkoncentration, fordeling af landmassiver, snedække og havstrømme.

I det første halvandet år deltog 95.000 mennesker fra 150 lande i projektet. I alt stiller de forskere til rådighed for ca. 8 tusind års processor tid, hvilket gjorde det muligt at beregne mere end 60 tusinde klimamodeller, der dækker sammen 2,7 millioner år model tid. Resultaterne var ikke for præcise: For forskellige realistiske værdier af parametrene blev størrelsen af ​​den globale opvarmning i midten af ​​XXI århundrede opnået fra 2 til 11 grader. Men det er stadig vigtigt, at modellen ikke forudsagde en afkøling i en rimelig kombination af parametre.

Ikke desto mindre viste en stor spredning af resultater, at den anvendte model indeholder for mange vilkårlig antagelser og skal forbedres. En af de vigtigste forbedringer var inkorporeringen af ​​svovl i modellen, tilføjet i august sidste år. I alt blev der i november sidste år beregnet mere end 135 tusind modeller, hvilket svarer til 6 millioner år modeltid.

Skærmbillede af klimaændringseksperiment

Nyt projekt

Og nu annonceret udgivelsen af ​​et væsentligt opdateret program til de beregninger, som udviklerne håber at tiltrække betydeligt flere computerressourcer end tidligere. Hver modelkørsel i det nye projekt dækker et segment på 160 års modeltid (til sammenligning, i den første version kun 45 år). Den første fase af beregningen vedrører perioden fra 1920 til 2000. Hvis der ved afslutningen af ​​denne fase opnås rimelige resultater, der stort set svarer til den reelle klimatilstand, går beregningen ind i anden fase og dækker yderligere 80 modelår. Hvis de mellemliggende resultater er utilstrækkelige, kasseres modellen og en ny beregning begynder. Udviklerne planlægger at bruge omkring 500 tusindmodel kører med forskellige parameterværdier.

De vigtigste muligheder for visning af aktuelle beregningsresultater (fra top til bund, fra venstre mod højre): temperatur, skydeksel, atmosfærisk tryk, nedbør, havoverfladetemperatur, emissioner af svovl-aerosoler (Fig. Fra bbc.cpdn.org)

For at opnå sådanne imponerende resultater blev der taget to vigtige skridt. For det første fungerer programmet ikke som en pauseskærm, men som en baggrundsproces. Det vil sige, det er aktivt hele tiden, mens operativsystemet er indlæst på brugerens computer. Men for ikke at forstyrre andre applikationer udføres beregninger med lav prioritet, kun ved hjælp af processoren, når den er inaktiv. Når en bruger f.eks. Skriver tekst i MS Word, overstiger den gennemsnitlige processorbelastning ikke 10%. Det betyder, at de resterende 90% vil gå til et klimamodelleringsprogram. Generelt viser det sig meget mere, end når man kun arbejder i perioder med langvarig nedetid som tidligere.

For det andet er der truffet foranstaltninger for at tiltrække så mange deltagere som muligt til projektet. For dette har BBC Broadcasting Corporation indgået forfremmelse af projektet.Formelt er det endda antaget, at det nye projekt udføres af BBC selv med deltagelse af Oxford University og British Meteorological Service. Disse bestræbelser var ikke forgæves – for de ufuldstændige to dage, der er gået siden offentliggørelsen af ​​projektet, oversteg antallet af registrerede deltagere 35.000. Den særlige side viser deres fordeling pr. Land. Forresten er der kun lidt over 50 mennesker fra Rusland, og det ville være rart, hvis der var flere af dem.

Hvad modtager brugeren i bytte for at levere deres computerressourcer? Programmet installeret på computeren giver dig mulighed for at se de aktuelle beregningsresultater til enhver tid i form af en klods, der roterer på skærmen. På projektstedet kan brugerne kommunikere i forummet og holde op med at konkurrere i antallet af udførte beregninger. Men det vigtigste er selvfølgelig en følelse af at tilhøre et af verdens største beregningseksperimenter.

Alexander Sergeev


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: