云解析气候模型与世界上最快的超级计算机相遇

由桑迪亚国家实验室领导的一个计算团队专注于气候预测的准确性，最近在世界上第一台百万兆次级超级计算机Frontier上运行的云解析模型取得了一个重要的里程碑。

“我们已经创建了第一个全球云解析模型，可以在一天内模拟世界气候年，”桑迪亚研究员Mark Taylor说，他是能源百万兆级地球系统模型(E3SM)的首席计算科学家，这是一个由能源部科学办公室支持的八个实验室项目，用于开发先进的气候模型。“我们正在开创一个准确性的新时代。

E3SM模型模拟了地球气候系统的关键方面，这些方面可能在未来几十年影响美国的条件，包括极端温度，干旱，洪水和海平面上升。

云在地球气候系统中起着至关重要的作用，影响天气模式和降水。“传统的地球系统模型难以准确地表示云，”泰勒说。“这是因为他们无法模拟大气中负责云形成的小翻转环流，而是依赖于这些过程的复杂近似。

E3SM小组开发了一个名为SCREAM的改进的云解析大气模型，用于简单云解析E3SM大气模型。“这个下一代计划有可能大大减少当前模型中发现的降水的主要系统误差，”泰勒说，“因为它对对流风暴和负责云形成的大气运动进行了更现实和明确的处理。

但新模式本身还不够。运行数十年来在全球范围内解析云的模拟需要在合理的时间内运行大量的计算资源。一台百万兆次级计算机，每秒执行超过五千万亿次的计算——即数字 1 后跟 18 个零——正是所需要的。

Frontier由美国能源部在橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)主持下建造，拥有超过9，000个计算节点。桑迪亚的一个E3SM团队致力于确保SCREAM能够在Frontier，其他基于GPU的系统和更传统的基于CPU的超级计算机上运行良好。

Frontier预计将在今年晚些时候成为生产就绪的机器，现在才刚刚开始向普通用户开放。通过美国能源部的百万兆次级计算项目，E3SM开发人员有10天的时间来测试以全球1.3公里分辨率运行的新SCREAMv25模型的性能。他们获得了创纪录的性能，大气成分每天运行的时间超过模拟年份。

SCREAM的GPU性能与百万兆次级机器相结合，将首次实现多年气候模拟，更准确地处理云层，从而更准确地预测未来的天气和气候。