Description du projet
Un modèle avancé pour décrire l’environnement spatial de la planète
Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet TerraVirtualE espère développer un modèle de particules qui décrit l’environnement spatial de la planète ainsi que la manière dont il est affecté par les tempêtes solaires. Ces informations sont essentielles pour protéger les infrastructures contre de telles tempêtes. Les chercheurs utiliseront le modèle de «particule dans la cellule», dans lequel les ions et les électrons sont traités comme des particules. En outre, ils recourront à la méthode semi-implicite de conservation de l’énergie (ECsim pour «energy-conserving semi-implicit method») pour garantir la conservation de l’énergie et la stabilité numérique. Les activités du projet consisteront également à améliorer la résolution spatiale et temporelle adaptative et les algorithmes CPU-GPU conçus pour les nouveaux superordinateurs. Ces avancées devraient permettre à l’ECsim de modéliser de vastes zones, équivalentes à l’environnement spatial de la Terre, à l’aide d’ordinateurs attendus d’ici trois à cinq ans.
Objectif
The question about how solar storms impact a planet has both fundamental scientific importance and great
social impacts for protecting our infrastructure from the most powerful solar storms. At present, models rely
on a fluid description of the electrons due to algorithmic and computational challenges. Our goal is to develop
a model of the space environment around a planet based on a particle description of both ions and electrons.
We plan to use the particle in cell (PIC) model where both ions and electrons retain their nature as particles.
This PIC model will allow us to investigate the critical role of energetic electrons participating in the energy
and matter transfer from the solar wind to the planet inner space.
What makes this goal now possible is the Energy Conserving semi implicit method (ECsim), developed by
the PI. The ECsim conserves energy exactly, a critical element in the investigation of energy flow from the
solar wind. In addition, the energy conservation leads to enhanced numerical stability, which in turn greatly
augment ECsim’s capability to simulate very large systems such as planet atmospheres while treating electrons
as particles rather than fluid. We will start from this new development and introduce two critical innovations.
First, we will implement adaptive spatial and temporal resolution for finer resolution closer to the planet and
in selected areas of interest. Second, we will implement CPU-GPU algorithms for the new heterogeneous
supercomputers developed by EuroHPC.
These innovations will increase the capability of ECsim by more than an order of magnitude making it possible
to model a region as big as the Earth space environment with the computers available within the next 3-5 years.
If successful, we will have the first PIC model to describe a planetary space environment where the correct
particle nature of the electrons is considered with all its implication for the energy and matter transport.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Appel à propositions
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