Cette semaine, la National Oceanic and Atmospheric Administration a annoncé que les nouveaux supercalculateurs qu'elle utilise pour améliorer les prévisions météorologiques et la modélisation sont désormais en ligne.
Les superordinateurs, nommés Dogwood et Cactus d'après les plantes indigènes de leurs emplacements respectifs, sont des superordinateurs Cray de Hewlett Packard Enterprise.
"Ces modèles numériques que nous exécutons sur ces superordinateurs, ils fournissent en fait la base des prévisions que nos différentes parties prenantes ici - du public, des gestionnaires de l'eau, des responsables des urgences dans le cas des ouragans par exemple - utilisent", explique Brian Gross, directeur du Centre de modélisation environnementale de la NOAA. "Et il existe un lien direct entre la capacité de calcul et notre capacité de modélisation."
Dogwood et Cactus auront tous deux une vitesse de 12,1 pétaflops, ce qui signifie qu'ils peuvent effectuer environ 12 quadrillions de calculs par seconde. C'est trois fois plus rapide que le système précédent de la NOAA, qui avait une capacité d'environ 4,2 pétaflops. La capacité de stockage a également doublé pour atteindre environ 26 pétaoctets.
"Sur votre ordinateur portable normal, vous pourriez avoir un processeur quad-core. Sur ces supercalculateurs, nous avons environ 327 680 cœurs sur le système », explique David Michaud, directeur du bureau de traitement central du National Weather Service, qui est une agence de la NOAA.
Les plans du système de supercalcul opérationnel météorologique et climatique mis à jour ont été dévoilés pour la première fois en 2020. À l'époque, la NOAA avait déclaré qu'elle remplaçait ses systèmes existants à Reston, en Virginie et à Orlando, en Floride, et qu'elle attribuait un contrat à General Dynamics Information Technology pour fournir des produits de supercalcul améliorés. Et services. L'ensemble des nouveaux supercalculateurs (une machine principale et une sauvegarde) se trouve à Manassas, en Virginie, et à Phoenix, en Arizona. Le contrat avec General Dynamics est d'une durée de 10 ans et a une valeur plafond de 505,2 millions de dollars.
Au cours des prochaines années, la NOAA espère aborder une série progressive de tâches avec Dogwood et Cactus.
« La toute première chose que nous faisons est de nous assurer que tout ce qui fonctionnait sur le système précédent peut continuer à fonctionner sur le nouveau système », explique Gross. "Nous prévoyons de mettre à niveau un certain nombre de systèmes de modélisation majeurs au cours des prochaines années en raison de cette capacité accrue."
Tout d'abord, un nouveau système amélioré de prévision des ouragans, appelé Système d'analyse et de prévision des ouragans, qu'ils espèrent avoir opérationnel pour la prochaine saison des ouragans à l'été 2023. Ensuite, ils réorganiseront le Système mondial de prévision, qui projette les conditions météorologiques jusqu'à 30 jours environ, et le système régional, qui est utilisé pour prévoir les phénomènes météorologiques violents.
Il y a quatre choses principales que les scientifiques de la NOAA peuvent faire avec ces augmentations de puissance de calcul. Ils peuvent exécuter des modèles à plus haute résolution pour voir des caractéristiques à plus petite échelle dans l'atmosphère, comme les orages. Ils peuvent mieux saisir les processus physiques qui se déroulent dans l'atmosphère, l'océan ou sur la glace terrestre ou marine. "Pensez à la façon dont les nuages se forment, et s'ils vont précipiter, et quelle forme ces précipitations prendront. Ce sont les choses que nous essayons d'améliorer dans nos modèles », déclare Gross.
De meilleurs ordinateurs aideront également les prévisionnistes de la NOAA à exécuter des modèles appelés ensembles, qui prennent différents ensembles de conditions météorologiques initiales pour prédire une gamme de possibilités météorologiques pour une période future, comme pour demain ou pour jeudi prochain.
Enfin, une plus grande puissance de calcul signifie que la NOAA peut construire de meilleurs systèmes d'assimilation de données, ce qui signifie qu'elle peut potentiellement prendre en compte les entrées de données provenant d'un large éventail de sources, des nouveaux satellites aux Saildrones. "Les satellites peuvent être utilisés pour observer directement des choses comme la température de surface de la mer ou des profils de température dans l'atmosphère. Nous sommes également en mesure d'extraire des informations de la façon dont les signaux satellites se plient lorsqu'ils se propagent dans l'atmosphère. Il existe une grande quantité d'informations que nous pouvons intégrer à nos modèles pour former nos conditions initiales », explique Gross. "Plus nous pouvons intégrer de données sur une longue période, meilleure sera la condition initiale que nous aurons, plus la prévision sera précise."
En plus de fournir des prévisions au public, la NOAA mettra également certaines de ses sources de données et modèles à la disposition des chercheurs via divers fournisseurs de cloud (Microsoft, Google, Amazon Web Services, etc.) et des programmes de données ouvertes.
"Cela a été une façon intéressante d'obtenir différentes vues des données à des fins différentes autres que de simplement faire une prévision", déclare Michaud. "Un exemple est sur AWS, nous avons tous les balayages de volume radar depuis les années 1990 jusqu'au temps réel... Lorsque nous avons sorti les données radar, les gens les utilisaient pour étudier la migration des oiseaux. À moins que vous ne rendiez ces données ouvertes et accessibles, vous ne saurez jamais vraiment quelles sont les limites ou les potentiels de cet ensemble de données particulier. »
