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La scienza climatica ha compiuto un passo avanti significativo grazie allo sviluppo di un gemello digitale della Terra, un’innovativa simulazione climatica realizzata dal team di ricerca del Max Planck Institute. Questo modello offre una risoluzione spaziale senza precedenti di 1,25 chilometri, consentendo agli scienziati di esplorare il nostro pianeta con un livello di dettaglio mai visto prima.
Guidato dal professor Daniel Klocke, il progetto si propone di combinare efficacemente i sistemi rapidi, come i cicli di energia e acqua, con quelli più lenti, come il ciclo del carbonio e i cambiamenti nella biosfera e negli oceani. Questa integrazione permette di modellare variabili che influenzano il clima globale, creando una risorsa preziosa per studi futuri.
I fatti
Il modello climatico è stato costruito utilizzando il framework ICON (ICOsahedral Nonhydrostatic model), sviluppato in collaborazione con il servizio meteorologico tedesco. La Terra è stata suddivisa in 336 milioni di celle per coprire ogni angolo della superficie terrestre e marina, mentre per l’atmosfera sono state utilizzate 672 milioni di unità di calcolo. Questo approccio consente un aggiornamento costante delle celle in base ai processi climatici dinamici, garantendo una rappresentazione realistica della complessità del nostro ecosistema.
Interazione tra sistemi climatici
La simulazione tiene conto delle interazioni tra atmosfera, suolo e oceani, un compito che richiede elevate capacità di calcolo. Per gestire questa elaborazione, sono stati impiegati supercomputer avanzati, tra cui JUPITER e Alps, situati in Germania e Svizzera. Questi supercomputer utilizzano superchip Nvidia GH200, progettati con GPU Hopper e CPU ARM Grace, per garantire potenza e velocità nel calcolo.
Le conseguenze
Il linguaggio di programmazione utilizzato per elaborare i dati è il Fortran, supportato dal framework DaCe (Data-Centric Parallel Programming), che integra la gestione dei dati con architetture computazionali moderne. Grazie a 20.480 superchip, il sistema è in grado di simulare un periodo di 145,7 giorni climatici in sole 24 ore, rappresentando un traguardo notevole per la ricerca scientifica.
Implicazioni per la ricerca climatica
La creazione di questo gemello digitale della Terra segna una vera e propria svolta per la comunità scientifica. La sua presentazione iniziale è avvenuta tramite un preprint su arXiv, aprendo la strada a nuove possibilità nella modellazione climatica. Questo approccio potrà fornire strumenti migliori per comprendere e prevedere i cambiamenti climatici e le loro conseguenze, nonché per sviluppare strategie di mitigazione.
L’innovativo gemello digitale della Terra rappresenta un’importante risorsa per scienziati e ricercatori, offrendo una comprensione più profonda delle dinamiche climatiche e delle interazioni tra variabili ambientali. Con la combinazione di tecnologie all’avanguardia e metodologie di ricerca avanzate, questo progetto pone le basi per un futuro in cui la scienza climatica potrà affrontare le sfide globali con maggiore efficacia.