Supercalculateurs: outils techniques de prévision météorologique

Si vous avez vu cette récente publicité Intel, vous vous demandez peut-être, qu'est-ce qu'un supercalculateur et comment la science l'utilise-t-elle?

Les superordinateurs sont des ordinateurs extrêmement puissants de la taille d'un bus scolaire. Leur grande taille vient du fait qu'ils sont composés de centaines de milliers (et parfois de millions) de cœurs de processeur. (En comparaison, votre ordinateur portable ou de bureau fonctionne un.) Du fait de cette capacité de calcul collective, les superordinateurs sont extrêmement puissants. Il n'est pas rare qu'un supercalculateur ait une capacité d'espace de stockage de l'ordre de 40 pétaoctets ou 500 tébioctets de mémoire RAM. Vous pensez que votre MacBook 11 téraflop (milliards d'opérations par seconde) est rapide? Un supercalculateur peut atteindre des vitesses de dizaines de pétraflops—c'est des quadrillions d'opérations par seconde!

Pensez à tout ce que votre ordinateur personnel vous aide à faire. Les supercalculateurs font les mêmes tâches, seule leur puissance de démarrage permet

En fait, vos prévisions météorologiques sont possibles grâce aux supercalculateurs.

Chaque heure de chaque jour, des milliards d'observations météorologiques sont enregistrées par des satellites météorologiques, des ballons météorologiques, des bouées océaniques et des stations météorologiques de surface à travers le monde. Les superordinateurs fournissent un foyer pour ce raz de marée de données météorologiques à collecter et à stocker.

Les superordinateurs hébergent non seulement des volumes de données, mais ils traitent et analysent ces données pour créer des modèles de prévisions météorologiques. Un modèle météorologique est la chose la plus proche d'une boule de cristal pour les météorologues; c'est un programme informatique qui "modélise" ou simule les conditions de l'atmosphère à un moment donné dans le futur. Les modèles y parviennent en résolvant un groupe d'équations qui régissent la façon dont l'atmosphère agit dans la vie réelle. De cette façon, le modèle est capable d'approximer ce que l'atmosphère est susceptible de faire avant de le faire réellement. (Même si les météorologues aiment faire des mathématiques avancées, comme le calcul et les équations différentielles... les équations utilisées dans les modèles sont si complexes, il leur faudrait des semaines ou des mois pour les résoudre à la main! D'un autre côté, les superordinateurs peuvent approximer des solutions en aussi peu qu'une heure.) Ce processus d'utiliser des équations de modèle pour approximer ou prévoir numériquement les conditions météorologiques futures est connue comme prévision numérique du temps.

Les météorologues utilisent la sortie du modèle de prévision comme guide lors de l'élaboration de leurs propres prévisions. Les données de sortie leur donnent une idée de ce qui se passe actuellement à tous les niveaux de l'atmosphère et aussi de ce qui est possible dans les prochains jours. Les prévisionnistes tiennent compte de ces informations ainsi que de leur connaissance des processus météorologiques, des expérience et familiarité avec les conditions météorologiques régionales (quelque chose qu'un ordinateur ne peut pas faire) pour émettre votre prévoir.

Certains des modèles de prévisions météorologiques et de surveillance du climat les plus populaires au monde comprennent:

• Système mondial de prévisions (GFS)
• Modèle nord-américain (NAM)
• Centre européen pour le modèle de prévision météorologique à moyen terme (européen ou CEPMMT)

Aujourd'hui, les capacités d'intelligence environnementale des États-Unis sont meilleures que jamais, grâce à une mise à niveau des superordinateurs de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Nommés Luna et Surge, les ordinateurs de la NOAA sont les 18e plus rapides des États-Unis et parmi les 100 supercalculateurs les plus puissants au monde. Les jumeaux supercalculateurs ont chacun près de 50 000 processeurs de base, une vitesse de performance maximale de 2,89 pétaflops et traitent jusqu'à 3 quadrillions de calculs par seconde. (La source: "La NOAA achève les mises à niveau des superordinateurs météorologiques et climatiques"NOAA, janvier 2016.)

La mise à niveau vient à un prix de 45 millions de dollars - un chiffre élevé, mais un petit prix à payer pour les plus rapides, plus précise, des prévisions météorologiques plus fiables et plus détaillées que les nouvelles machines offrent au public américain.

Nos ressources météorologiques aux États-Unis pourraient-elles enfin rattraper le modèle européen renommé - le modèle britannique à haute précision dont 240 000 les noyaux l'ont amené à prédire avec précision la trajectoire et la force de l'ouragan Sandy près d'une semaine avant qu'il ne frappe le littoral du New Jersey en 2012?

Seule la prochaine tempête le dira.