El Lusitania y los modelos climticos Jos Agustn

El Lusitania y los modelos climáticos José Agustín García Departamento de Física Universidad de Extremadura agustin@unex. es Jornadas de Supercomputación Mérida, Noviembre 2010

• Que es son los modelos climáticos • Que es el modelo WACCM • Algunos resultados

¿Qué son los MC? • Los modelos climáticos son una representación numérica del sistema climático basada en las propiedades físicas, químicas y biológicas de sus componentes, sus interacciones y procesos de retroalimentación. Fuente: IPCC

Fuente: IPCC EL SISTEMA CLIMATICO

Una jerarquía de modelos

Algunos procesos a tener en cuenta en los modelos • Procesos • Procesos dinámicos químicos cambio fase radiativos superficiales

Modelos de circulación general (atmósfera) “DINÁMICA” Momento horizontal Energía Vapor Hidrostática Masa Fuente: ECHAM 5

Modelos de circulación general (atmósfera) Courant-Friedrichs-Levy

Modelos de circulación general (atmósfera) CAM: T 85 L 26: 1. 4 x 1. 4; ECHAM 5: T 63 L 31, 1. 9 x 1. 9

Modelos de circulación general (atmósfera) PARAMETRIZACIONES

Modelos de circulación general (atmósfera) Física del modelo • Radiación • Convección • Nubes • Capa límite • Procesos superficiales • Ondas de gravedad

Modelos de circulación general (océano) Conservación del momento Conservación de la masa Conservación de la energía Ecuación de estado Conservación de la salinidad

Modelos de circulación general (océano)

Modelos de circulación general (atmósfera-océano) Frecuencia El problema del acoplamiento Longitud onda

Modelos de circulación general (superficie terrestre)

Modelos de circulación general

Que es el modelo CESM COMMUNITY EARTH SYSTEM MODEL

Opción : WACCM • Algunas características • Simulación de 0 -140 km: Incluye la estratosfera, mesosfera y termosfera (parte) • Simulación de procesos químicos: 60 especies químicas (importantes en la estratosfera y mesosfera), 159 mecanismos de reacción (128 gas, 17 het, 14 (ion/el) • Simulación de fotodisociación: 73; 48 (120 -750 nm), 25 EUV • Procesos heterogéneos del aerosol estratosférico

Opción: WACCM • Algunas características • Resolución horizontal 1. 9ºx 2. 5º • 66 niveles (suelo - 4. 5 x 10 -6 mb) • resolución vertical 1. 1 km en la tropopausa

Detalles de cálculo • Programado en F 90 • 1. 2 Millones de líneas de código • Admite: MPI, SMP, Hibrido

Grandes ordenadores JAGUAR (NCCS, National Center Computional Science) 224 526 cores 18 688 nodos 2 x. AMD(6 cores) 300 TB RAM

Grandes Bluefire (NCAR) ordenadores 4096 Procesadores Power 6 (IBM) 128 nodos; 32 proc/nodo 128 Gb/nodo, RAM

Grandes ordenadores LUSITANIA (CENITS) 2 Nodos 64 procesadores/nodo (2 cores) Intel Itanium 2 (64 bits) 2 TB RAM

Detalles de cálculo • Fortran intel 11, MPI puro • Se han usado 128 núcleos (un nodo) • 1. 5 años/día • > 2 TB de datos.

Comparativa con otros ordenadores Lusitania: 1. 9 x 2. 5_gx 1 v 6 BW 1850 128 1. 5 Y/d

Tropopausa

Climatologías estacionales (1963 -2001): Invierno (DEF)

Climatologías estacionales (1963 -2001): Verano (JJA)

Diferencias (ERA 40 -WACCM) RMS (ERA 40 -WACCM)

Perfiles longitudinales WACCM –ERA 40 WACCM Existe una buena relación entre los perfiles longitudinales de ERA-40 y WACCM. Se observa un mejor acuerdo entre ambos perfiles en invierno. Los resultados de WACCM se encuentran dentro del rango de 1 STD de ERA 40.

Evolución temporal

Futuros proyectos • Actividad solar y cambio climático

Agradecimientos: Ministerio de Ciencia e Innovación: Proyecto CGL 2007 -65891 -C 05 -05/CLI Centro extremeño de Investigación, Innovación Tecnológica y Supercomputación (Cenit. S) National Center for Atmospheric Research (NCAR)