El Lusitania y los modelos climáticos Mérida, Noviembre 2010 Jornadas de Supercomputación José Agustín García Departamento de Física Universidad de Extremadura.

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1 El Lusitania y los modelos climáticos Mérida, Noviembre 2010 Jornadas de Supercomputación José Agustín García Departamento de Física Universidad de Extremadura agustin@unex.es

2 Que es son los modelos climáticos Que es el modelo WACCM Algunos resultados Que es son los modelos climáticos Que es el modelo WACCM Algunos resultados

3 ¿Qué son los MC? Los modelos climáticos son una representación numérica del sistema climático basada en las propiedades físicas, químicas y biológicas de sus componentes, sus interacciones y procesos de retroalimentación. Fuente: IPCC

4 EL SISTEMA CLIMATICO Fuente:IPCC

5 Una jerarquía de modelos

6 Algunos procesos a tener en cuenta en los modelos Procesos dinámicos Procesos químicos Procesos cambio fase Procesos radiativos Procesos superficiales Procesos dinámicos Procesos químicos Procesos cambio fase Procesos radiativos Procesos superficiales

7 Momento horizontal Energía Vapor Masa Hidrostática Fuente: ECHAM5 Modelos de circulación general (atmósfera) “DINÁMICA”

8 Modelos de circulación general (atmósfera) Courant-Friedrichs-Levy

9 Modelos de circulación general (atmósfera) Polinomios asociados de Legendre m Armónicos Esféricos n Triangular N=M Romboidal N-|m| =M =cte T62: Triangular, M=62 M=62,  x=214 km

10 Modelos de circulación general (atmósfera) Sistema de coordenadas 

11 CAM: T85L26: 1.4x1.4; ECHAM5:T63L31, 1.9x1.9 Modelos de circulación general (atmósfera)

12 PARAMETRIZACIONES

13 Modelos de circulación general (atmósfera) Radiación Convección Nubes Capa límite Procesos superficiales Ondas de gravedad Radiación Convección Nubes Capa límite Procesos superficiales Ondas de gravedad Física del modelo

14 Modelos de circulación general (océano) Conservación del momento Conservación de la masa Conservación de la energía Conservación de la salinidad Ecuación de estado

15 Modelos de circulación general (océano)

16 Modelos de circulación general (atmósfera-océano) El problema del acoplamiento Longitud onda Frecuencia

17 Modelos de circulación general (superficie terrestre)

18 Modelos de circulación general

19 Que es el modelo CESM COMMUNITY EARTH SYSTEM MODEL

20 Opción : WACCM Algunas características Simulación de 0-140 km: Incluye la estratosfera, mesosfera y termosfera (parte) Simulación de procesos químicos:60 especies químicas (importantes en la estratosfera y mesosfera), 159 mecanismos de reacción (128 gas,17 het, 14 (ion/el) Simulación de fotodisociación: 73; 48 (120-750 nm), 25 EUV Procesos heterogéneos del aerosol estratosférico Algunas características Simulación de 0-140 km: Incluye la estratosfera, mesosfera y termosfera (parte) Simulación de procesos químicos:60 especies químicas (importantes en la estratosfera y mesosfera), 159 mecanismos de reacción (128 gas,17 het, 14 (ion/el) Simulación de fotodisociación: 73; 48 (120-750 nm), 25 EUV Procesos heterogéneos del aerosol estratosférico

21 Opción: WACCM Algunas características Resolución horizontal 1.9ºx2.5º 66 niveles (suelo - 4.5x10 -6 mb) resolución vertical 1.1 km en la tropopausa Algunas características Resolución horizontal 1.9ºx2.5º 66 niveles (suelo - 4.5x10 -6 mb) resolución vertical 1.1 km en la tropopausa

22 Detalles de cálculo Programado en F90 1.2 Millones de líneas de código Admite: MPI, SMP, Hibrido Programado en F90 1.2 Millones de líneas de código Admite: MPI, SMP, Hibrido

23 Grandes ordenadores JAGUAR (NCCS, National Center Computional Science ) 224 526 cores 18 688 nodos 2xAMD(6 cores) 300 TB RAM

24 Grandes ordenadores Bluefire (NCAR) 4096 Procesadores Power 6 (IBM) 128 nodos; 32 proc/nodo 128 Gb/nodo, RAM

25 Grandes ordenadores LUSITANIA (CENITS) 2 Nodos 64 procesadores/nodo (2 cores) Intel Itanium2 (64 bits) 2 TB RAM

26 Detalles de cálculo Fortran intel 11, MPI puro Se han usado 128 núcleos (un nodo) 1.5 años/día > 2TB de datos. Fortran intel 11, MPI puro Se han usado 128 núcleos (un nodo) 1.5 años/día > 2TB de datos.

27 Comparativa con otros ordenadores Lusitania: 1.9x2.5_gx1v6 BW1850 128 1.5Y/d

28 Tropopausa

29 Climatologías estacionales (1963-2001): Invierno (DEF)

30 Verano (JJA) Climatologías estacionales (1963-2001):

31 Diferencias (ERA40 -WACCM) RMS (ERA40-WACCM)

32 Perfiles longitudinales WACCM –ERA40 Existe una buena relación entre los perfiles longitudinales de ERA-40 y WACCM. Se observa un mejor acuerdo entre ambos perfiles en invierno. Los resultados de WACCM se encuentran dentro del rango de 1 STD de ERA- 40. ERA40WACCM

33 Evolución temporal

34 Futuros proyectos Actividad solar y cambio climático

35 Agradecimientos: Ministerio de Ciencia e Innovación: Proyecto CGL2007- 65891-C05-05/CLI Centro extremeño de Investigación, Innovación Tecnológica y Supercomputación (CenitS) National Center for Atmospheric Research (NCAR)