كيف يعمل جهازي كمبيوتر عملاقين جديدين على تحسين توقعات الطقس

كل ترقيات من قبل دائرة الأرصاد الجوية الوطنية الأمريكية بحجم 10 ثلاجات ، بسعة 12.1 بيتافلوب ، وستساعد في التنبؤ بالعواصف التي تفاقمت بسبب تغير المناخ.



27 أكتوبر 2021 مفهوم الطقس

دانيال زندر

عندما وصل إعصار مايكل إلى اليابسة على ساحل خليج فلوريدا في أكتوبر 2018 ، كانت عاصفة من الفئة الخامسة ، حيث تجاوزت سرعة الرياح 150 ميلاً في الساعة. كان المركز الوطني الأمريكي للأعاصير قد توقع في البداية أنهم سيصلون إلى أقل من نصف ذلك.





خضع مايكل لعملية تسمى التكثيف السريع ، حيث يتطور الإعصار بسرعة أكبر للرياح في وقت قصير. ولم يتوقع الخبراء ذلك.

قضية الحوسبة

كانت هذه القصة جزءًا من إصدارنا في نوفمبر 2021

  • انظر إلى بقية القضية
  • يشترك

لا يزال التنبؤ بالفوضى التي هي مركز الإعصار ، وفهم كيفية اشتداد العواصف ، يمثل تحديًا للمتنبئين. لكن مسلحين بنماذج أفضل وخبرة أكبر ، توقعوا بدقة أن إعصار إيدا ، الذي ضرب نيو أورلينز في سبتمبر من هذا العام ، سوف يشتد بسرعة ، على الرغم من قوة العاصفة أكثر مما كانوا يتوقعون.



قانون كاليفورنيا للسيارات الكهربائية

كانت أجهزة الكمبيوتر العملاقة جزءًا من هذه التحسينات في التنبؤ بأين ومتى وكيف يمكن أن تضرب العواصف. وبحلول نهاية عام 2021 ، ستتلقى خدمة الطقس الوطنية الأمريكية (NWS) جهازي كمبيوتر عملاقين جديدين تمامًا. انها ترقية يأملون في استمرار المسيرة الثابتة نحو تنبؤات أكثر دقة ، والتي ستصبح أكثر أهمية مع استمرار تغير المناخ في تأجيج المزيد من العواصف الشديدة.

ستستخدم الوكالة الآلات الجديدة في التنبؤ التشغيلي - النظام الذي يستخدمه المتنبئون لعمل تنبؤات مثل تلك الموجودة في الأخبار المسائية. بمجرد أن تقوم الوكالة بفحصها بالكامل ، ربما في يوليو 2022 ، يجب أن تساعد أجهزة الكمبيوتر العملاقة الجديدة خبراء الأرصاد الجوية على التنبؤ بشكل أفضل بكل شيء بدءًا من فرصة هطول الأمطار في دنفر إلى احتمالات أن يضرب إعصار ميامي.

يبلغ حجم كل كمبيوتر عملاق (واحد في فيرجينيا وواحد في ولاية أريزونا ، لذلك هناك دائمًا نسخة احتياطية) حوالي 10 ثلاجات وبسعة 12.1 بيتافلوبس. تشير Flops إلى عمليات النقطة العائمة في الثانية ، لذا فإن 12.1 بيتافلوب يعني أن الحواسيب العملاقة يمكنها إجراء ما يزيد قليلاً عن 12 كوادريليون عملية حسابية كل ثانية. إنها ترقية ضخمة - ما يقرب من ثلاثة أضعاف حجم النظام القديم - وستتكلف ما يقرب من 300 مليون دولار إلى 500 مليون دولار على مدى العقد المقبل.

يقول ستيفكوفيتش في بداية مسيرتي المهنية ، في كثير من الأحيان كانت الأشياء تضرب دون سابق إنذار ، لأن التكنولوجيا لم تكن جيدة ، ولم تكن التحذيرات دائمًا بهذه الدقة. لم تعد ترى ذلك كثيرًا.



تُعد ترقيات قدرة الحوسبة جزءًا كبيرًا من التحسينات الأخيرة في التنبؤات بمسار الأعاصير وشدتها ، كما يقول مايكل برينان ، رئيس الوحدة المتخصصة في الأعاصير بالمركز الوطني للأعاصير.

يتم إجراء التنبؤات مثل تلك التي يطلقها فريق برينان من قبل البشر الذين يقومون بفرز النماذج المختلفة ويقررون كيفية تجميع المعلومات.

أصبحت توقعات مسارات الأعاصير أكثر دقة بشكل مطرد على مدى الثلاثين عامًا الماضية حيث تحسنت نماذج الطقس على نطاق واسع وأجهزة الكمبيوتر التي تشغلها. انخفض متوسط ​​الأخطاء في تنبؤات مسار الأعاصير من حوالي 100 ميل في عام 2005 إلى حوالي 65 ميلًا في عام 2020. قد يبدو الفرق صغيرًا عندما يمكن أن تكون العواصف مئات الأميال ، ولكن عندما يتعلق الأمر بالتنبؤ بمكان حدوث أسوأ تأثيرات الإعصار ، يقول برينان إن كل تذبذب صغير مهم.

كان فهم شدة الأعاصير والتنبؤ بها أكثر صعوبة من التنبؤ بمساراتها ، نظرًا لأن قوة الإعصار مدفوعة بمزيد من العوامل المحلية ، مثل سرعة الرياح ودرجة الحرارة في مركز العاصفة. ومع ذلك ، بدأت تنبؤات الكثافة تتحسن أيضًا في العقد الماضي. انخفضت الأخطاء في توقعات الكثافة خلال 48 ساعة بنسبة 20٪ إلى 30٪ بين عامي 2005 و 2020.

قوة التوقعات

عند بناء نماذج للتنبؤ بشيء معقد مثل الطقس ، من السهل امتصاص موارد الكمبيوتر الإضافية ، كما يقول بريان جروس ، مدير مركز النمذجة البيئية NWS.

كل من حواسيب NWS العملاقة ، التي تبلغ 12.1 بيتافلوب ، أقوى بنحو 150 ألف مرة من الكمبيوتر المحمول العادي.

يمكن أن تستفيد النماذج من قوة الحوسبة بطرق متعددة ، ويمكن لكل نموذج أن يستهلك كميات هائلة من السعة بسرعة. يمكن أن يصبح النموذج أكثر تعقيدًا من خلال استيعاب المزيد من المعلومات أو باستخدام فيزياء أكثر تعقيدًا لتمثيل العالم بشكل أفضل. في نموذج الطقس ، قد يعني هذا مزيدًا من التفاصيل حول العمليات في المحيط عند النظر في تواتر الأعاصير.

الأفراد المستهدفين المنظمة المطاردة

قد تسمح قوة الحوسبة الأكبر أيضًا بأن يصبح النموذج أكثر دقة جغرافياً. تعمل نماذج الطقس عن طريق تقسيم الكرة الأرضية إلى مجموعة من القطع ومحاولة حساب ما سيحدث في كل منها. سيقسم النموذج عالي الدقة الكرة الأرضية إلى أجزاء أصغر ، مما يعني وجود المزيد منها في الاعتبار.

أخيرًا ، يمكن للباحثين تجميع ما يسمى بنموذج المجموعة ، والذي يقومون بتشغيله ما يصل إلى 20 أو 30 مرة. يتم تنفيذ كل من هذه العمليات في ظل ظروف مختلفة قليلاً لمعرفة كيف تختلف التوقعات. ثم يتم تجميع النتائج والنظر فيها معًا.

لقد طلبنا من بيل جيتس الحائز على جائزة نوبل وآخرين تسمية الطريقة الأكثر فعالية لمكافحة تغير المناخ

تضمنت إجاباتهم ارتفاع أسعار الكربون ، واختراقات التخزين ، والاندماج النووي والمزيد.

ربما تكون قد رأيت نماذج جماعية في توقعات الأعاصير. فكر في عاصفة تبدأ في المحيط الأطلسي. إذا احتوت توقعات المجموعة على مجموعة متنوعة من النتائج ، مع توجه العاصفة إلى تكساس في بعضها وتجنب الساحل الشرقي في البعض الآخر ، فإن لها العديد من المسارات المعقولة. ولكن إذا أظهر أعضاء المجموعة جميعًا أن العاصفة تضرب ساحل خليج فلوريدا ، فيمكن للمتنبئين أن يكونوا أكثر يقينًا بشأن المكان الذي ستهبط فيه.

أدت ترقيات الحواسيب العملاقة السابقة إلى تحسينات في مجالات متعددة لبعض الطرز ، مثل جميع الأغراض النظام العالمي لتنبؤات المجموعات (مرفق البيئة العالمية). في عام 2018 ، آخر مرة تم فيها ترقية النظام ، زادت NWS من دقة وضوحها من 34 كيلومترًا إلى 25 كيلومترًا وعدد الطرازات في المجموعة من 21 إلى 31.

التغييرات ، ودقة التوقعات الناتجة ، جعلت الحياة أسهل للمسؤولين مثل جيم ستيفكوفيتش ، عالم الأرصاد الجوية في وكالة إدارة الطوارئ في ولاية ألاباما الذي يساعد حكومة الولاية في الاستعداد لمخاطر الطقس. يقول ستيفكوفيتش في بداية مسيرتي المهنية ، في كثير من الأحيان كانت الأشياء تضرب دون سابق إنذار ، لأن التكنولوجيا لم تكن جيدة ، ولم تكن التحذيرات دائمًا بهذه الدقة. لم تعد ترى ذلك كثيرًا.

ولكن حتى اليوم ، فإن الإشارات الصادرة عن خبراء الأرصاد الجوية ليست دائمًا واضحة للجمهور ، والتي قد لا يتم ضبطها مع كل عاصفة ، أو قد لا تفهم الفرق بين مراقبة العاصفة (من المتوقع حدوث ظروف خطرة) والتحذير من العاصفة (هم ' لقد لوحظ بالفعل). يقول ستيفكوفيتش ، إذا كان الناس لا يعرفون كيف يتفاعلون ، فإن التوقعات الأفضل لن تساعدهم حقًا في البقاء آمنين.

حدث هذا خلال إيدا ، كما يقول. كانت التنبؤات الخاصة بمسار العاصفة وقوتها دقيقة قبل أيام قليلة. لكن بسبب ضعف الاتصالات جزئيًا ، فقد عشرات الأشخاص حياتهم ، وفقد الملايين الكهرباء أو رأوا منازلهم أو سياراتهم تتلف.

يعني تغير المناخ أن مخاطر الطقس المتطرف ستزداد على الأرجح سوءًا. يأمل المتنبئون أن تساعد التنبؤات الأفضل ، التي يتم توصيلها بالطريقة الصحيحة ، الناس على اتخاذ قرارات أفضل عندما تأتي العواصف.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به