Realistische oceaanmodellen vereisen aanzienlijke rekenkracht, vooral als de resolutie toeneemt van schalen van tientallen kilometers tot een enkele kilometer. Deze modellen worden gebruikt voor kortetermijn- en seizoensgebonden weersvoorspellingen, evenals in langetermijnklimaatsimulaties, die allemaal routinematig worden gebruikt voor het nemen van beslissingen. Hoe beter de resolutie, hoe beter potentiële gevaren kunnen worden begrepen en beperkt, resulterend in een betere situatie voor iedereen ... toch?

Dat is de vraag die Eric P. Chassignet en Xu Xiaobiao van het Center for Ocean-Atmospheric Prediction Studies van de Florida State University stelden in een overzichtsstudie die op 31 juli werd gepubliceerd in Vooruitgang in atmosferische wetenschappen .

"Door de resolutie te verhogen, kun je steeds meer kleinschalige oceaankenmerken oplossen, en de vraag die dan rijst is of er een overeenkomstige verbetering is in de algehele weergave van de oceaancirculatie en tegen welke kosten, " zei Chassignet, die het centrum leidt. "Met andere woorden, wat is de optimale verhouding tussen resolutie en rekenkracht die echt leidt tot een beter begrip van de oceaanfysica en het klimaat op aarde?"

Grove resolutie modellen, met een horizontale resolutie in de orde van 100 kilometer, worden meestal gebruikt voor klimaattoepassingen en de oceaanstromingen in deze klasse van modellen zijn meestal breed en stabiel. Wanneer de resolutie van het model wordt verhoogd tot ongeveer 10 kilometer, de stromen worden onstabiel, het vormen van wervelende mesoscale wervelingen in de oceaan, een beetje zoals stormen in de atmosfeer. Net als stormen, ze hebben invloed op andere componenten van het aardsysteem.

Echter, het oplossen van de mesoscale wervelingen is niet genoeg om de oceaancirculatie nauwkeurig te modelleren, volgens Chassignet. Zijn team stelde vast dat het verhogen van de resolutie tot ongeveer een kilometer, waardoor het model kleinere, sub-mesoschaal wervelingen, hun model van de Golfstroom verschoven naar een realistische weergave die meer leek op werkelijke waarnemingen.

"We stellen dat het oplossen van sub-mesoschaalkenmerken een even belangrijke regimeverschuiving is als het oplossen van de mesoschaal-draaikolken, ' zei Chassignet.

Maar de resolutie heeft een prijs en een zorg, aangezien elke keer dat de resolutie van het model met een factor twee wordt verhoogd, het vereist een toename van de rekenkracht met een factor 10. Volgens Chassignet, er is meer werk nodig om beter te begrijpen of een hogere resolutie de algehele weergave van oceaanwatermassa's verbetert.

"De volgende stap is om routine te hebben, sub-mesoschaal oplossende wereldwijde oceaanmodellen, zodat we hun vermogen om de oceaan te modelleren volledig kunnen beoordelen en hun impact in klimaatmodellen kunnen kwantificeren, " zei Chassignet, opmerkend dat nauwe samenwerkingen met computerwetenschappers essentieel zijn om ervoor te zorgen dat computersystemen efficiënter kunnen omgaan met de modelleringsbehoeften voor aardse systemen.