Hvis du har set denne nylige Intel-reklame, spørger du måske, hvad er en supercomputer, og hvordan bruger videnskaben den?
Supercomputere er ekstremt kraftige computere i skolebus. Deres store størrelse kommer fra det faktum, at de består af hundreder af tusinder (og nogle gange millioner) af processorkerner. (Til sammenligning kører din bærbare eller stationære computer en.) Som et resultat af denne kollektive computerkapacitet er supercomputere utroligt stærke. Det er ikke uhørt for en supercomputer at have en lagerpladsskapacitet i nærheden af 40 petabyte eller 500 tibibytes RAM-hukommelse. Tror du, at din 11 teraflop (billioner af operationer pr. Sekund) Macbook er hurtig? En supercomputer kan nå hastigheder på snesevis petraflops-det er firedoblinger af operationer pr. sekund!
Tænk på alt, hvad din personlige computer hjælper dig med. Supercomputere udfører de samme opgaver, kun deres opsamlede styrke muliggør det mængder af data og processer, der skal undersøges og manipuleres.
Faktisk er dine vejrprognoser mulige på grund af supercomputere.
Hvorfor meteorologer bruger supercomputere
Hver time hver dag registreres milliarder af vejrobservationer af vejrsatellitter, vejrballoner, havbøjer og overfladervejrstationer rundt om i verden. Supercomputere er et hjem for denne tidevandsbølge af vejrdata, der skal indsamles og opbevares.
Supercomputere huser ikke kun datamængder, de behandler og analyserer disse data for at skabe vejrprognosemodeller. En vejrmodel er den tætteste ting ved en krystalkugle for meteorologer; det er et computerprogram, der "modellerer" eller simulerer, hvad atmosfærens forhold kan være på et eller andet tidspunkt i fremtiden. Modellerne gør dette ved at løse en gruppe ligninger, der styrer, hvordan atmosfæren fungerer i det virkelige liv. På denne måde er modellen i stand til at tilnærme sig, hvad atmosfæren sandsynligvis vil gøre, før den faktisk gør det. (Så meget som meteorologer nyder at lave avanceret matematik, som beregning og differentialligninger... ligningerne, der bruges i modeller, er så komplekse, det vil tage uger eller måneder, før de løses for hånd! På den anden side kan supercomputere omtrentlige løsninger inden for så lidt som en time.) Denne proces at kende modelligninger til numerisk tilnærmelse eller forudsigelse af fremtidige vejrforhold er kendt som numerisk vejrforudsigelse.
Meteorologer bruger prognosemodeloutput som vejledning, når de bygger deres egne prognoser. Outputdataene giver dem en idé om, hvad der i øjeblikket sker på alle niveauer af atmosfæren, og også hvad der er muligt i de kommende dage. Prognoser tager disse oplysninger i betragtning sammen med deres viden om vejrprocesser, personlige erfaring og fortrolighed med regionale vejrmønstre (noget en computer ikke kan gøre) for at udstede dit Vejrudsigt.
Nogle af verdens mest populære vejrprognoser og klimaovervågningsmodeller inkluderer:
- Global Forecast System (GFS)
- Nordamerikansk model (NAM)
- Det Europæiske Center for Mellemvidende Vejrprognosemodel (europæisk eller ECMWF)
Mød Luna og bølge
Nu er De Forenede Staters miljømæssige efterretningsevne bedre end nogensinde takket være en opgradering af National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) supercomputere.
NOAAs computere er navngivet Luna og Surge og er de 18. hurtigste i USA og blandt de 100 mest magtfulde supercomputere i verden. Supercomputer-tvillingerne har hver næsten 50.000 kerneprocessorer, en maksimal ydelseshastighed på 2,89 petaflops og behandler op til 3 quadrillion beregninger pr. Sekund. (Kilde: "NOAA afslutter vejr- og klimasupercomputer-opgraderinger"NOAA, januar 2016.)
Opgraderingen kommer til et prispris på 45 millioner dollars - et stejlet tal, men alligevel en lille pris at betale for det mere rettidige, mere præcis, mere pålidelige og mere detaljerede vejrprognoser, de nye maskiner tilbyder den amerikanske offentlighed.
Kunne vores amerikanske vejrressourcer endelig indhente den berømte europæiske model - UK's bullseye-nøjagtige model, hvis 240.000 kerner førte til, at den præcist forudsagde banen og styrken af orkanen Sandy næsten en uge, før den ramte New Jersey-kysten i 2012?
Kun den næste storm fortæller.