Un gemello digitale della Terra potrebbe rivoluzionare la modellazione climatica
La Terra simulata al millimetro, si riscrive grazie a potenti chip il modo di fare ricerca sul pianeta.
Un team di ricerca del Max Planck Institute ha sviluppato il più dettagliato gemello digitale della Terra mai creato. È un modello climatico con una risoluzione spaziale di 1,25 chilometri, una scala mai raggiunta prima. Il progetto, guidato dal professor Daniel Klocke, rappresenta un passo importante nella modellazione del clima globale. È un progresso utile tanto alle scienze climatiche quanto allo studio del meteo.
Per la prima volta, spiegano i ricercatori, sono stati combinati in modo efficace dei sistemi veloci, come i cicli di energia e acqua che definiscono il meteo. I sistemi lenti, invece, che rientrano nel gemello digitale, comprendono il ciclo del carbonio e i mutamenti della biosfera e dell’oceano.
Il gemello digitale della Terra si basa sul framework ICON (ICOsahedral Nonhydrostatic model), sviluppato dal servizio meteorologico tedesco e dal Max Planck Institute. Per coprire tutta la superficie terrestre e marina, il sistema ha diviso il pianeta in 336 milioni di celle. Per la parte atmosferica, anch’essa costituita da celle, sono state utilizzate 672 milioni di unità di calcolo. Ogni cella viene aggiornata in base ai processi climatici dinamici. Si ottiene così una rappresentazione realistica della complessità del nostro pianeta.
Clima, atmosfera, temporali e oceani riprodotti solo con calcoli computazionali, così è nato il gemello digitale terrestre da utilizzare per numerose ricerche
L’interazione tra atmosfera, suolo e oceani richiede capacità di calcolo elevate e l’uso di potenti supercomputer. Alla base dei processi di elaborazione c’è il linguaggio Fortran e il framework DaCe (Data-Centric Parallel Programming). Questi strumenti combinano l’elaborazione dei dati con architetture computazionali moderne.
L’elaborazione del pianeta digitale è avvenuta con due supercomputer situati in Germania e Svizzera: JUPITER e Alps. Entrambi sono basati su superchip Nvidia GH200, progettati con GPU Hopper e CPU ARM Grace, che garantiscono un’elevata potenza di calcolo. Sono stati impiegati 20.480 superchip per simulare 145,7 giorni climatici in 24 ore.
Questo gemello digitale del pianeta rappresenta una svolta per la ricerca scientifica. La sua nascita e i primi risultati sono stati presentati in un preprint su arXiv, aprendo nuove prospettive per il futuro della modellazione climatica.
