Ученые разработали новый алгоритм, который в десять раз ускоряет процесс климатического моделирования. Климатические модели – это сложные компьютерные программы, симулирующие различные компоненты системы Земли, такие как атмосфера и океан. Разработанные сотнями ученых на протяжении десятилетий, они постоянно совершенствуются и могут содержать миллионы строк кода, что эквивалентно десяткам тысяч страниц текста.
Моделирование климата – ресурсоемкий процесс, требующий значительных вычислительных мощностей. Симуляции могут длиться месяцами, а суперкомпьютеры, на которых они выполняются, потребляют много энергии. Новый алгоритм, представленный в журнале Science Advances, обещает ускорить эти симуляции в десять раз, что может стать важным инструментом в борьбе с изменением климата.
Одна из причин длительности моделирования – медлительность некоторых процессов, таких как циркуляция воды в океане, которая занимает тысячи лет. Эта проблема была известна ученым с момента создания первых климатических моделей в 1970-х годах. Для моделирования изменений климата необходимо начинать с условий, существовавших до индустриализации. Это требует "разгона" модели до достижения стабильного состояния, что занимает несколько месяцев даже на мощных суперкомпьютерах.
Увеличение количества компьютеров не решает проблему, так как различные части модели должны обмениваться информацией, что замедляет процесс из-за ограничений пропускной способности. Особенно это касается океанических моделей, которые страдают от плохой масштабируемости.
Новый алгоритм значительно сокращает время разгона океанических и других моделей. В тестах он оказался в среднем в десять раз быстрее существующих методов, сокращая время с нескольких месяцев до недели. Это позволит ученым быстрее и точнее калибровать модели, улучшая их точность и уменьшая неопределенность прогнозов климата.
Алгоритм также позволяет моделировать климат с более высоким пространственным разрешением, что важно для точных прогнозов уровня моря, штормов и интенсивности ураганов. Он основан на методе "ускорения последовательности", разработанном швейцарским математиком Леонардом Эйлером и усовершенствованном в 1960-х годах математиком Д.Г. Андерсоном.
Новую технологию уже тестируют в UK Met Office и других климатических центрах. Ожидается, что алгоритм будет использован для подготовки следующего отчета IPCC, запланированного на 2029 год.
