Что такое сверхмногоячеечная гроза? Это мощнейшая буря с сильным вращением восходящих потоков воздуха, где каждый пятый поток порождает торнадо. И чтобы предсказать поведение подобных бурь, ученые решили их воссоздать в виртуале. Но это оказалось очень сложной задачей.
Что нужно для симуляции смертоносного торнадо?
National Geographic

Чтобы предсказать появление таких торнадо, а также для уточнения прогнозов погоды, метеорологам нужно понять, как именно формируются эти разрушительные смерчи. Но, как выяснилось, для симуляции сверхмногоячеечной грозы и торнадо, которые она производит, нужно сотни терабайтов данных. Именно поэтому Ли Орфу из университета Висконсина-Мэдисона понадобился суперкомпьютер.

Такой объем данных происходит как из размера шторма (сверхъячейки могут простираться на расстояние до 15 км), но большая часть мощности пришлась на передачу всех деталей и возможности увидеть всю систему в высоком разрешении. Орф использовал наблюдения за реальной бурей 2011 года, во время которой погибло девять человек. После чего создал цифровую версию реальной грозы, получив в результате самую точную симуляцию подобного атмосферного явления, которая когда-либо была сделана. В результате, ученые впервые смогли взглянуть на внутреннюю работу сверхъячейки, в которой зарождается торнадо.

Симуляция содержит 1,839,200,000 информационных точек. Чтобы увидеть цифровой шторм в максимальном разрешении, Орф разделил виртуальное пространство на почти 2 миллиарда точек, большинство из которых представляли кубы со стороной около 30 метров. В каждой точке суперкомпьютер имитировал скорость ветра и его направление, температуру, атмосферное давление, влажность и осадки.

Для симуляции такого количества объектов понадобилось 20 000 ядер суперкомпьютера, или суммарная мощность 1250 Mac Pro, а общий объем памяти, нужной для такой программы, составил более 400 терабайт. Общий объем модели - около 113 000 кубических километров. Орф начал симуляцию с трехмерного виртуального пространства длиной 120 км, шириной 120 км и высотой 20 км. Он запустил цифровую бурю, создав восходящий поток воздуха в системе, после чего управление взял компьютер и следовал законам физики, пока не сформировался смерч. Максимальная скорость ветра в симуляции достигала 337 км/ч.

University of Wisconsin, Madison