Forskning, Naturvetenskap, Tvärvetenskap

Datorkraft bristvara för allt mer avancerade klimatmodeller

Att jämföra de första enkla klimatmodellerna med dem som görs idag är som att jämföra en liten suddig svartvit streckteckning med ett stort, högupplöst fyrfärgsfoto. Allt har ökat dramatiskt – både komplexiteten, den geografiska upplösningen och modellernas datamängder.

Markku Rummukainen

Markku Rummukainen är professor i klimatologi och leder det strategiska forskningsområdet MERGE, som handlar om forskning om och med klimatmodeller.

– Utvecklingen går rasande snabbt. När vi på 90-talet började med klimatmodelleringar i Sverige kunde vi göra några enstaka tio år långa klimatsimuleringar. Nu gör vi många fler simuleringar, och de kan sträcka sig över hundra år och mer, säger Markku Rummukainen. Han är professor i klimatologi och leder det strategiska forskningsområdet MERGE, som handlar just om klimatmodeller.

Att klimatmodellerna utvecklats så mycket beror på dels den allt större datorkapaciteten, dels de ökade kunskaperna om klimatsystemets processer. Allt fler delar av klimatsystemet har tagits med i modellerna, ungefär som fler bitar som gradvis kompletterar bilden i ett pussel.

De allra första modellerna var enkla atmosfärsmodeller. Sedan dess har allt fler aspekter lagts till: hav och havsis, små partiklar i atmosfären, kolets kretslopp, atmosfärs-kemi och vegetation.

På klimatmodellernas område passar det därför verkligen att tala om ”big data”, -gigantiska datamängder. I det senaste stora globala klimatmodelleringsprojektet bidrog forskargrupper från hela världen med hundra gånger mer data än i det föregående projektet, som pågick bara några år tidigare.

– Det handlade om 2 miljoner gigabyte data, säger Markku Rummukainen och jämför detta med surfmängden i mobilabonnemang:

– Den som surfar 5 gigabyte i månaden skulle få hålla på i 33.000 år för att gå igenom så mycket information!

Att datamängderna är så stora beror på att klimatsystemet är stort och komplext, att modellerna blir allt mer detaljerade, och att simuleringarna ska visa utvecklingen över en längre tid.

– Klimatsystemets processer är oerhört sammankopplade. Simuleringarna måste därför stegas framåt i form av upprepade beräkningar över korta tidsintervaller, till exempel en timme åt gången, förklarar Markku Rummukainen.

För att t.ex. simulera klimatets utveckling hundra år framåt i tiden krävs drygt 800.000 tidssteg. Klimatmodellernas rutnät kan innehålla 2–3 miljoner tredimensionella rutor, som räknas om i varje tidssteg för alla de variabler som ingår. Dessa tunga beräkningar förutsätter mycket kraftfulla datorer och mycket lagringskapacitet.

För sina beräkningar använder sig klimatforskarna vid LU av både Lunarc (se även sid 16), superdatorcentret NSC i Linköping och ett europeiskt modelleringscentrum i Storbritannien. Men datorkraft och lagringsutrymme är en bristvara. Markku Rummukainen och hans LU-partners har investerat egna forskningspengar i datalagring, och söker även nationell datorkraft.

– Det kräver mycket tekniskt arbete att flytta våra jättetunga och komplexa beräkningar mellan olika datorer. För att hänga med vid forskningsfronten och delta i det internationella forskningssamarbetet kring klimatmodellering är det oerhört viktigt med långsiktigt tryggad tillgång till datorkraft, säger han.

Text: Ingela Björck

Foto: Kennet Ruona

Läs resten av artiklarna i temat om big data

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *