Cómo dos nuevas supercomputadoras mejorarán los pronósticos del tiempo

Cada una de las mejoras realizadas por el Servicio Meteorológico Nacional de EE. UU. tiene el tamaño de 10 refrigeradores, tiene una capacidad de 12,1 petaflops y ayudará a predecir tormentas que empeorarán debido al cambio climático.

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• Casey Crownhart página de archivo

27 de octubre de 2021

daniel zender

Cuando el huracán Michael tocó tierra en la costa del golfo de Florida en octubre de 2018, era una tormenta de categoría 5, con vientos de más de 150 millas por hora. El Centro Nacional de Huracanes de EE. UU. había predicho inicialmente que llegarían a menos de la mitad.

Michael pasó por un proceso llamado intensificación rápida, en el que un huracán desarrolla velocidades de viento mucho más altas en poco tiempo. Y los expertos no lo vieron venir.

Esta historia fue parte de nuestra edición de noviembre de 2021

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Predecir el caos que es el centro de un huracán y comprender cómo se fortalecen las tormentas sigue siendo un desafío para los meteorólogos. Pero armados con mejores modelos y más experiencia, predijeron con precisión que el huracán Ida, que azotó Nueva Orleans en septiembre de este año, se intensificaría rápidamente, aunque la tormenta se fortaleció aún más de lo que esperaban.

Las supercomputadoras han sido parte de estas mejoras en la predicción de dónde, cuándo y cómo podrían golpear las tormentas. Y para fines de 2021, el Servicio Meteorológico Nacional (NWS) de EE. UU. recibirá dos supercomputadoras completamente nuevas. Su una actualización esperan que continúe la marcha constante hacia pronósticos más precisos, que se volverán aún más esenciales a medida que el cambio climático continúe alimentando tormentas más intensas.

La agencia usará las nuevas máquinas en el pronóstico operativo, el sistema que usan los pronosticadores para hacer predicciones como las de las noticias nocturnas. Una vez que la agencia los haya examinado por completo, probablemente en julio de 2022, las nuevas supercomputadoras deberían ayudar a los meteorólogos a predecir mejor todo, desde la probabilidad de lluvia en Denver hasta las probabilidades de que un huracán azote Miami.

Cada supercomputadora (una en Virginia y otra en Arizona, por lo que siempre hay una copia de seguridad) tiene aproximadamente el tamaño de 10 refrigeradores y tiene una capacidad de 12,1 petaflops. Flops significa operaciones de coma flotante por segundo, por lo que 12,1 petaflops significa que las supercomputadoras pueden realizar poco más de 12 cuatrillones de cálculos por segundo. Es una gran actualización, casi el triple del tamaño del sistema anterior, y costará entre $ 300 millones y $ 500 millones durante la próxima década.

Al principio de mi carrera, muchas veces las cosas golpeaban sin previo aviso, porque la tecnología no era tan buena y las advertencias no siempre eran tan precisas, dice Stefkovich. Ya no lo ves tanto.

Las actualizaciones de la capacidad informática son una gran parte de las mejoras recientes en los pronósticos de la trayectoria y la intensidad de los huracanes, dice miguel brennan , jefe de la Unidad de Especialistas en Huracanes del Centro Nacional de Huracanes.

Los pronósticos como los que publica el equipo de Brennan son hechos por humanos que revisan diferentes modelos y deciden cómo sintetizar la información.

Las proyecciones de las trayectorias de los huracanes se han vuelto cada vez más precisas en los últimos 30 años a medida que han mejorado los modelos meteorológicos a gran escala y las computadoras que los ejecutan. Los errores promedio en las predicciones de la trayectoria de los huracanes se redujeron de unas 100 millas en 2005 a unas 65 millas en 2020. La diferencia puede parecer pequeña cuando las tormentas pueden tener cientos de millas de ancho, pero cuando se trata de predecir dónde afectarán los peores efectos de un huracán, cada pequeño movimiento importa, dice Brennan.

Comprender y predecir la intensidad de los huracanes ha sido más desafiante que predecir sus trayectorias, ya que la fuerza de un huracán depende de factores más locales, como la velocidad del viento y la temperatura en el centro de una tormenta. Aún así, las predicciones de intensidad también han comenzado a mejorar en la última década. Los errores en el pronóstico de intensidad dentro de las 48 horas disminuyeron entre un 20% y un 30% entre 2005 y 2020.

Impulsando predicciones

Al construir modelos para predecir algo tan complicado como el clima, es fácil absorber recursos informáticos adicionales, dice Brian bruto , director del Centro de Modelado Ambiental del NWS.

Cada uno de los superordenadores del NWS, con 12,1 petaflops, es unas 150.000 veces más potente que un portátil normal.

Los modelos pueden beneficiarse de la potencia informática de varias maneras, y cada modelo puede absorber rápidamente grandes cantidades de capacidad. Un modelo puede volverse más complejo al digerir más información o al usar física más complicada para representar mejor el mundo. En un modelo meteorológico, esto podría significar más detalles sobre los procesos en el océano al considerar la frecuencia de los huracanes.

Más poder de cómputo también podría permitir que un modelo sea más preciso geográficamente. Los modelos meteorológicos funcionan dividiendo el globo en un montón de piezas e intentando calcular qué sucederá en cada una de ellas. Un modelo de mayor resolución dividirá el globo en fragmentos más pequeños, lo que significa que hay más para considerar.

Finalmente, los investigadores pueden armar lo que se llama un modelo de conjunto, que ejecutan hasta 20 o 30 veces. Cada una de esas ejecuciones se realiza en condiciones ligeramente diferentes para ver cómo difieren las predicciones. Luego, los resultados se cuentan y se consideran juntos.

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Probablemente haya visto modelos de conjuntos en las predicciones de huracanes. Considere una tormenta que comienza en el Océano Atlántico. Si un pronóstico conjunto contiene una amplia variedad de resultados, con la tormenta dirigiéndose a Texas en algunos y bordeando la costa este en otros, tiene muchos caminos plausibles. Pero si todos los miembros del conjunto muestran la tormenta que golpea la costa del Golfo de Florida, los meteorólogos pueden estar más seguros de dónde aterrizará.

Las actualizaciones anteriores de supercomputadoras han llevado a mejoras en múltiples áreas para algunos modelos, como el multiuso Sistema global de pronóstico por conjuntos (GEFS). En 2018, la última vez que se actualizó el sistema, NWS aumentó su resolución de 34 a 25 kilómetros y el número de modelos en el conjunto de 21 a 31.

Los cambios y la precisión del pronóstico resultante han facilitado la vida de funcionarios como jim stefkovich , un meteorólogo de la Agencia de Manejo de Emergencias de Alabama que ayuda al gobierno estatal a prepararse para los riesgos climáticos. Al principio de mi carrera, muchas veces las cosas golpeaban sin previo aviso, porque la tecnología no era tan buena y las advertencias no siempre eran tan precisas, dice Stefkovich. Ya no lo ves tanto.

Pero incluso hoy en día, las señales de los meteorólogos no siempre son claras para el público, que puede no estar sintonizado para cada tormenta, o puede que no entienda la diferencia entre una alerta de tormenta (se esperan condiciones peligrosas) y una advertencia de tormenta (se esperan condiciones peligrosas). ya se ha observado). Si las personas no saben cómo reaccionar, un mejor pronóstico realmente no los ayudará a mantenerse a salvo, dice Stefkovich.

Esto sucedió durante Ida, dice. Los pronósticos sobre la trayectoria de la tormenta y su fuerza fueron precisos unos días antes. Pero en parte debido a la mala comunicación, decenas de personas perdieron la vida y millones se quedaron sin electricidad o sufrieron daños en sus casas o automóviles.

El cambio climático significa que el riesgo de fenómenos meteorológicos extremos probablemente empeorará. Los meteorólogos esperan que mejores predicciones, comunicadas de la manera correcta, puedan ayudar a las personas a tomar mejores decisiones cuando lleguen las tormentas.

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