Lepsze modele informujące o przeszłym i przyszłym klimacie na Ziemi
Ponieważ klimat na Ziemi jest złożonym systemem, obejmującym dynamikę atmosfery, oceanów, lądów i lodu, a także ich wzajemne fizyczne i biogeochemiczne oddziaływania, naukowcy nazywają modele klimatu także modelami systemu ziemskiego (EMS, Earth System Models). Celem projektu IS-ENES2 (Infrastructure for the European Network for Earth System modelling - Phase 2) zapoczątkowanego przez zespół ENES (European Network for Earth System) było dokładne poznanie i bardziej precyzyjne przewidywanie zmienności oraz zmian klimatu. Zespół opracował więc niezbędną do tego e-infrastrukturę obejmującą nowoczesne technologie cyfrowe, zasoby obliczeniowe i narzędzia komunikacyjne wspierające wspólną pracę i badania. IS-ENES – europejska infrastruktura do modelowania klimatu – stanowi wkład Europy w międzynarodowe eksperymenty prowadzone w ramach Światowego Programu Badań Klimatu (WCRP, World Climate Research Programme). Dane badawcze, zgromadzone w międzynarodowej rozproszonej bazie danych ESGF (Earth System Grid Federation), są szeroko wykorzystywane w ocenach przeprowadzanych przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) oraz jako dane modelowe stanowiące podstawę do tworzenia unijnych polityk w zakresie łagodzenia zmian klimatycznych i dostosowania się do nich. Współpraca regionalna i transgraniczna „Bazując na wynikach poprzedniego projektu, projekt IS-ENES2 pomógł zintegrować europejską społeczność zajmującą się modelowaniem systemu klimatycznego Ziemi i pozwolił rozwinąć istniejące modele systemu ziemskiego” – wyjaśnia koordynator projektu, dr Sylvie Joussaume. „Ułatwił także wykorzystanie symulacji ESM w badaniach nad wpływem zmian klimatu na społeczeństwo, zapewniając lepszą dostępność wyników modelowania eksperymentalnego przeprowadzanego w zarówno w skali globalnej, jak i regionalnej w ramach programu WCRP”. Społeczność zajmująca się modelowaniem klimatu stale zapewnia, że używane przez nią modele dotrzymują kroku najnowszym osiągnięciom w dziedzinie architektury komputerowej. Z tego powodu zespół IS-ENES2 przeanalizował dostępne technologie i przewidywania społeczności z myślą o spełnieniu przyszłych potrzeb związanych z architekturą „eksaskalową”. W tej skali w każdej sekundzie przeprowadzanych jest miliard miliardów obliczeń, dzięki czemu modelowanie klimatu może być przeprowadzane z większą rozdzielczością, przyspieszając w efekcie postępy naukowe. Specjalistyczne warsztaty dotyczące narzędzi programowych dla sektora ochrony środowiska, takich jak te niezbędne do zarządzania konfiguracją, tworzenia metadanych czy zarządzania przepływem pracy, zapewniły inżynierom oprogramowania z różnych grup zajmujących się modelowaniem możliwość podzielenia się wiedzą i najlepszymi praktykami z kolegami po fachu. „Po raz pierwszy udało się określić jednolite, wspólne wzorce dla różnych technologii przetwarzania pochodzących z USA i Europy” – mówi dr Joussaume. Przygotowania do przyszłych zmian klimatu Centralnym punktem dostępu do usług IS-ENES2 jest portal ENES zawierający informacje o europejskich modelach klimatu oraz udostępniający modele i oprogramowanie niezbędne do symulacji, jak również dane z tych symulacji, metadane oraz narzędzia do ich przetwarzania. Prowadzone w ramach projektu działania przyczyniły się do zwiększenia efektywności modeli, w szczególności w odniesieniu do wykorzystania zasobów HPC, oraz do poprawy dostępności wyników modelowania, w tym danych i metadanych, co pozwoliło opracować międzynarodowe standardy i bazy danych. „Dzięki projektowi IS-ENES2 europejskie zespoły badaczy zaczęły odgrywać znaczącą rolę w rozwoju globalnej bazy danych ESGF dla międzynarodowo koordynowanych projektów CMIP (Coupled Model Intercomparison Project) i CORDEX (Coordinated Regional Downscaling Experiments)” – twierdzi dr Joussaume. „Symulacje referencyjne są wykorzystywane do świadomego kształtowania polityk w zakresie łagodzenia skutków i dostosowywania się do zmian klimatu, jak również jako punkt odniesienia w raportach IPCC oraz jako podstawa ocen na poziomie krajowym i europejskim”. Projekt IS-ENES2 nie tylko wspomógł społeczność zajmującą się modelowaniem klimatu, ale również naukowców badających wpływ zmian klimatycznych na różne branże, takie jak rolnictwo, hydrologia, opieka zdrowotna czy ubezpieczenia. Współpraca z przedstawicielami sektora technologii informacyjnych i komunikacyjnych oraz zastosowanie wyników modelowania dostarczonych przez europejskich dostawców usług klimatycznych doprowadziło do powstania nowych, innowacyjnych rozwiązań.
Słowa kluczowe
Modele systemu ziemskiego, IS-ENES2, Światowy Program Badań Klimatu, ESGF, Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu
