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

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

¿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

EL SISTEMA CLIMATICO Fuente:IPCC

Una jerarquía de modelos

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

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

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

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

Modelos de circulación general (atmósfera) Sistema de coordenadas 

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

PARAMETRIZACIONES

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

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

Modelos de circulación general (océano)

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

Modelos de circulación general (superficie terrestre)

Modelos de circulación general

Que es el modelo CESM COMMUNITY EARTH SYSTEM MODEL

Opción : WACCM Algunas características Simulación de 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 ( nm), 25 EUV Procesos heterogéneos del aerosol estratosférico Algunas características Simulación de 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 ( nm), 25 EUV Procesos heterogéneos del aerosol estratosférico

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

Detalles de cálculo Programado en F Millones de líneas de código Admite: MPI, SMP, Hibrido Programado en F Millones de líneas de código Admite: MPI, SMP, Hibrido

Grandes ordenadores JAGUAR (NCCS, National Center Computional Science ) cores nodos 2xAMD(6 cores) 300 TB RAM

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

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

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.

Comparativa con otros ordenadores Lusitania: 1.9x2.5_gx1v6 BW Y/d

Tropopausa

Climatologías estacionales ( ): Invierno (DEF)

Verano (JJA) Climatologías estacionales ( ):

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

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

Evolución temporal

Futuros proyectos Actividad solar y cambio climático

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