Le nuove macchine, che hanno le dimensioni di 10 frigoriferi e una capacità di 12,1 petaflop, serviranno ad aggiornare il sistema meteo del National Weather Service statunitense.
di Casey Crownhart
Quando l’uragano Michael si è abbattuto sulla costa del Golfo della Florida nell’ottobre del 2018, era una tempesta di categoria 5, con una velocità del vento superiore a 240 km all’ora. Il National Hurricane Center degli Stati Uniti aveva inizialmente previsto che non avrebbe superato i 120. Michael ha attraversato un processo chiamato intensificazione rapida, in cui un uragano sviluppa velocità del vento notevolmente più elevate in breve tempo. E gli esperti non se lo aspettavano.
Capire come si rafforzano le tempeste è ancora una sfida per i meteorologi che, comunque, armati di modelli migliori e più esperienza, hanno previsto quasi con precisione che l’uragano Ida, che ha colpito New Orleans nel settembre di quest’anno, si sarebbe rapidamente intensificato. I supercomputer sono stati parte di questi miglioramenti nelle previsioni del dove, quando e come potrebbero colpire le tempeste.
Entro la fine del 2021, il National Weather Service (NWS) degli Stati Uniti riceverà due nuovissimi supercomputer. Si tratta di un aggiornamento che sperano continuerà la marcia costante verso previsioni più accurate, che diventeranno ancora più essenziali poiché il cambiamento climatico continua ad alimentare tempeste più intense.
L’agenzia utilizzerà le nuove macchine nelle previsioni operative, il sistema utilizzato dai meteorologi per calcolare le probabilità degli eventi atmosferici. Una volta che l’agenzia ne avrà verificato la completa attendibilità, probabilmente nel luglio del 2022, i nuovi supercomputer dovrebbero aiutare i meteorologi a prevedere meglio qualsiasi evento, dalla possibilità di pioggia a Denver alle probabilità che un uragano colpisca Miami.
Ogni supercomputer (uno in Virginia e uno in Arizona, quindi c’è sempre un backup) ha le dimensioni di 10 frigoriferi e ha una capacità di 12,1 petaflop. “Flops” sta per “operazioni in virgola mobile al secondo”, quindi 12,1 petaflop significa che i supercomputer possono fare più di 12 quadrilioni di calcoli al secondo. Si tratta di un aggiornamento su vastissima scala, quasi il triplo delle dimensioni del vecchio sistema, e nel prossimo decennio costerà dai 300 ai 500 milioni di dollari.
Gli aggiornamenti della capacità di calcolo sono una parte importante dei recenti miglioramenti nelle previsioni del percorso e dell’intensità degli uragani, afferma Michael Brennan, responsabile dell’Unità specializzata in uragani del National Hurricane Center. Previsioni come quelle rilasciate dal team di Brennan sono fatte da umani che selezionano diversi modelli e decidono come sintetizzare le informazioni.
Le proiezioni dei percorsi degli uragani sono diventate costantemente più accurate negli ultimi 30 anni poiché i modelli meteorologici su larga scala e i computer che li eseguono sono migliorati. Gli errori medi nelle previsioni del percorso degli uragani sono scesi da circa 160 km nel 2005 a circa 100 km nel 2020. La differenza potrebbe sembrare piccola con tempeste con un fronte di centinaia di km, ma quando si tratta di prevedere dove colpiranno gli effetti peggiori di un uragano, “ogni piccolo tassello è importante”, dice Brennan.
Comprendere e prevedere l’intensità degli uragani è stato più difficile che stabilirne il percorso, poiché la forza di un uragano è determinata da fattori locali, come la velocità del vento e la temperatura al centro di una tempesta. Tuttavia, anche le previsioni sull’intensità hanno iniziato a migliorare nell’ultimo decennio. Gli errori nella previsione dell’intensità entro 48 ore sono diminuiti dal 20 al 30 per cento tra il 2005 e il 2020.
Potenziare le previsioni
Quando si costruiscono modelli per prevedere qualcosa di complicato come il tempo, “è facile assorbire risorse aggiuntive del computer”, afferma Brian Gross, direttore del NWS Environmental Modeling Center. I modelli possono trarre vantaggio dalla potenza di calcolo in diversi modi e ogni modello può assorbire rapidamente enormi quantità di capacità. Un modello può diventare più complesso digerendo più informazioni o utilizzando una fisica più complicata per rappresentare meglio il mondo. In un modello meteorologico, questo potrebbe significare maggiori dettagli su cosa accade nell’oceano con uragani frequenti.
Una maggiore potenza di calcolo potrebbe anche consentire a un modello di diventare più preciso geograficamente. I modelli meteorologici funzionano suddividendo il globo in tante parti e cercando di calcolare cosa accadrà in ciascuno di essi. Un modello a risoluzione più elevata suddividerà il globo in frammenti ancora più piccoli.
I ricercatori possono anche mettere insieme quello che viene chiamato un modello d’nsieme, che esegue fino a 20 o 30 volte, modificando leggermente le condizioni per vedere come differiscono le previsioni. I risultati vengono quindi conteggiati e considerati nel loro insieme. Questi modelli contengono un’ampia varietà di risultati e con molti percorsi plausibili. Ma se tutti i diversi componenti del modello d’insieme mostrano, per esempio, che una determinata tempesta colpirà la costa del Golfo della Florida, il livello di certezza è alto.
I precedenti aggiornamenti del supercomputer hanno portato a miglioramenti in più aree per alcuni modelli, come il Global Ensemble Forecast System (GEFS) per tutti gli usi. Nel 2018, l’ultima volta che il sistema è stato aggiornato, NWS ha aumentato la sua risoluzione da 34 chilometri a 25 chilometri e il numero di modelli d’insieme da 21 a 31.
I cambiamenti e la conseguente accuratezza delle previsioni hanno reso la vita più facile a funzionari come Jim Stefkovich, un meteorologo dell’ Emergency Management Agency dell’Alabama che aiuta il governo statale a prepararsi agli allarmi meteorologici. “All’inizio della mia carriera, molte volte gli eventi colpivano senza preavviso, perché la tecnologia non era così buona e gli stati d’allerta non erano sempre così precisi”, afferma Stefkovich. “Ora non è così”.
Ma anche oggi, i segnali dei meteorologi non sono sempre chiari al pubblico, che potrebbe non capire la differenza tra un allarme di tempesta (sono previste condizioni pericolose) e un avviso di tempesta in arrivo (il fenomeno è già in corso). Se le persone non sanno come reagire, una previsione migliore non le aiuterà davvero a stare al sicuro, dice Stefkovich.
Questo è successo durante Ida, dice. Le previsioni per il percorso della tempesta e la sua forza erano accurate pochi giorni prima. Ma in parte a causa della scarsa comunicazione, decine di persone hanno perso la vita e milioni hanno perso l’elettricità o hanno visto le loro case o le loro auto danneggiate. Il cambiamento climatico significa che il rischio di condizioni meteorologiche estreme probabilmente peggiorerà. I meteorologi sperano che previsioni migliori, comunicate nel modo giusto, possano aiutare le persone a prendere decisioni migliori quando arrivano le tempeste.
(rp)
