随着飓风“桑迪”的肆虐,人类对于气候变化带来的影响再一次重视。在过去40年时间里,美国科学家一直都在依靠国家大气研究中心(NCAR)及其复杂的计算机模型来作出各种天气预测。从资料了解,随着黄石(Yellowstone)——这是世界上最快的气候研究超级计算机问世,被安放在国家大气研究中心将对天气预测提供全面的支持。
下面让我们来走近“黄石”超算,揭开其神秘的面纱。
美国国家大气研究中心怀俄明州超级计算中心,2012年10月15日正式启用
很多用户会问到超级计算机是什么?简单来说那是一种非常强大的计算机,能以不可思议的速度进行运算。据悉世界上最快的超级计算机的运算速度能达到每秒钟2万万亿次,相当于全球70亿人在每秒钟的时间里每人解出300万个数学方程式。
黄石拥有100个互相连通的机柜,其并行处理器总数为74592个
按照用途的不同,超级计算机能被用来解决实际的商业问题,而黄石超级计算机的主要用途是对实体系统进行数值模拟,比如大气和海洋等通,通过对地面和天气观测数据,所有这些数据从本质上来说就是对地球拍摄的“快照”,被存储在这台超级计算机的数据中心里。
随后,计算机模型会使用数学方程式来在时间上向前推进这种“快照”,这些方程式由研究者提供,描述的是大气和湿度在地球的系统中循环的方式。黄石超级计算机会在数千个处理器之间运行,计算机会判定随着时间的推移,那些方程式将如何改变初始条件。
2“黄石”超算的计算能力
“黄石”超算的计算能力
黄石是一台每秒钟运算速度可达1500万亿次的超级计算机,这使其跻身全球排名前25的超级计算机之列。与其前任的超级计算机蓝火(Bluefire)相比,黄石的运算能力要强大30倍左右。研究者能利用这台新上线的超级计算机做检查海流会对雨水分布造成影响,或是雷暴雨中的旋转区域产生龙卷风的分析。
黄石是全球运行速度最快的25台超级计算机之一
对于模拟飓风中心的研究,这意味着通过超算可以构建更加逼真的、清晰度更好的风眼墙(飓风“风眼”四周的环状云区域,风最快最强的地方)及其阵风的图像进行深入分析。
这个超级计算中心的部分电力供应来自于风力发电,这是为了抵消运行黄石超级计算机所需要的庞大能量以及用来冷却的水资源。
桑迪(Sandy)飓风造成的重大破坏,黄石将为改善飓风预测提供一个极佳的超级计算平台,能更加准确地追踪一场飓风以及估测其强度等。
3“黄石”超算更理解气候变化
“黄石”超算更理解气候变化
尽管“黄石”超级计算机的设计目的是研究一系列的地球科学主题,比如说空间天气、空气质量、含水层和能源生产等,但这台超级计算机大约一半的工作负载是集中在气候建模上。
“黄石”超算机房地下布局
在超级计算室的地板下面是一个10英尺(约合3米)高的设施空间,容纳着电力供应和冷却系统。
据悉,大多数气候模型都显示,未来气温将有所上升,具体上升多少则要视有多少二氧化碳被释放到大气中而定。但这种长远趋势的预测是很好的,但不能告诉科学家气温变化会对系统内的能量重新分配造成怎样的影响。
所以,针对一台更加强大的计算机,“黄石”超级计算机不仅能允许研究者预测未来一个世纪内天气是否会变得更暖,而且还能预见未来十年或是二十年的情况,对给定地区的未来天气状况变化做出接近于事实的预测。
可见,要制造一台能在如此之高的水平上进行工作的超级计算机需要从事大量的工作,建造超级计算机的成本极高,黄石的建造成本在2500万美元到3500万美元之间。