Een nieuwe versie van het Energy Exascale Earth System Model (E3SM) is twee keer sneller dan de eerdere versie die in 2018 werd uitgebracht.

Modellen van het aardsysteem hebben een resolutie op weerschaal en maken gebruik van geavanceerde computers om aspecten van de variabiliteit van de aarde te simuleren en te anticiperen op decadale veranderingen die de komende jaren een kritieke invloed zullen hebben op de Amerikaanse energiesector.

Versie 2 van het Energy Exascale Earth System Model (E3SM2) is aanzienlijk sneller dan zijn voorganger en werd op 28 september vrijgegeven aan de bredere wetenschappelijke gemeenschap. Het E3SM-project wordt ondersteund door het Department of Energy's Office of Science in the Biological and Environmental Research Kantoor.

"E3SMv2 is sneller en beter dan E3SMv1, " zei atmosferisch wetenschapper Chris Golaz van Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). "Het is ongeveer twee keer zo snel op identieke machines, vier keer zo snel op machines die we nu hebben, vergeleken met wat we hadden voor E3SMv1. Van de ene generatie op de andere, aardsysteemmodellen worden doorgaans beter, maar ook een stuk langzamer, dus sneller en beter is belangrijk."

De aarde, met zijn talloze interacties van atmosfeer, oceanen, land- en ijscomponenten, presenteert een buitengewoon complex systeem voor onderzoek. Simulatie van het aardsysteem omvat het oplossen van benaderingen van fysieke, chemische en biologische regelvergelijkingen op ruimtelijke rasters met resoluties die zo klein zijn als de computerbronnen toelaten.

"E3SMv2 stelt ons in staat om het heden realistischer te simuleren, wat ons meer vertrouwen geeft om de toekomst te simuleren, " zei David Bader, LLNL-wetenschapper en leider van het E3SM-project. "De toename van de rekenkracht stelt ons in staat om meer details aan processen en interacties toe te voegen, wat resulteert in nauwkeurigere en bruikbare simulaties dan de vorige versie."

Het E3SM-project simuleert op betrouwbare wijze aspecten van de variabiliteit van het aardsysteem en projecteert decadale veranderingen die in de toekomst een kritische invloed zullen hebben op de Amerikaanse energiesector. Deze kritische factoren omvatten a) regionale lucht-/watertemperaturen, die energienetten kunnen belasten; b) beschikbaarheid van water, die de werking van de elektriciteitscentrale beïnvloedt; c) extreme gebeurtenissen in de watercyclus (bijv. overstromingen en droogtes), die van invloed zijn op infrastructuur en bio-energie; en d) zeespiegelstijging en kustoverstromingen, die de kustinfrastructuur bedreigen.

Vooral, de E3SMv2 verbetert de weergave van neerslag en wolken. "Specifiek, hoe wolken veranderen in een warmer klimaat is veel realistischer, ' zei Golaz.

In aanvulling, de resolutie is verfijnd dankzij krachtigere computers. Er zijn nu twee volledig gekoppelde configuraties:een 100 kilometer (km) wereldwijd uniforme resolutie-atmosfeer en een regionaal verfijnde model (RRM) resolutie met 25 km boven Noord-Amerika en 100 km elders. De verfijnde mesh-configuratie is bijzonder geschikt voor DOE-toepassingen.

"Dankzij de prestatieverbeteringen, de RRM-configuratie van E3SMv2 werkt net zo snel als E3SMv1 een paar jaar geleden deed in de standaardresolutieconfiguratie (100 km). We krijgen in wezen de veel hogere resolutie voor 'gratis, ', zei Golaz.

Het team voert nu de simulatiecampagne uit met E3SMv2. Teamleden hebben enkele duizenden jaren voltooid, en zijn van plan om nog enkele duizenden te lopen.