《应用现实生活数据的规模最大的全球气候集合模拟》

  • 来源专题:可穿戴技术
  • 编译者: 高芳
  • 发布时间:2016-01-08
  • 当进行数字化天气预测时,模拟自身的准确性是非常重要的,除此以外,对于以观测值为基础的现实生活数据来说,使其准确地进入模型中也十分关键。通常,气候模拟的开展,基于当前状态,利用计算机进行多项模拟,然后将观测数据输入到模拟系统中,在一定程度上去推动,使其更接近于实际状态。随着大量各种类型的可用数据的出现,模拟中的数据合并问题——数据同化,变得越来越复杂,比如来自地面站的卫星观测值和测量值的出现。通常情况下,如今的超级计算机,在运行模拟实验和合并现实生活数据上,花费的时间大致相等。

    现在,随着能够实现更精确预测的研究的开展,来自日本的RIKEN高级计算科学研究所的研究人员,已经运行了一项巨大的全球气候模拟,该研究在2015年11月那期的Computer中占重要地位,其中Computer是IEEE计算机学会的旗舰出版物。他们运行全球气候模型中的10240个模拟,该模型已被分成112公里的分区,然后利用数据同化和统计方法,为2011年11月1日至8日这个过去的时间段,提出一个密切拟合实际数据的模型。此模拟利用NICAM系统,在日本的10-petaflop K旗舰计算机中运行,这个模拟旨在精确模拟气候。

    其中一个重要的发现就是,遥远的观察值和几千公里的距离,可能会影响天气预测的最终状态。例如,来自美国大湖区的数据,可以会影响欧洲的最终状态。这一发现表明,先进方法需要进一步研究,使该方法可以更好地利用遥远的观察结果,因为它很可能会改进天气预测。

    据研究团队的领导者Takemasa Miyoshi介绍,“由于更强大的计算机和更好的卫星与雷达观测数据,预测正在变得越来越好。我们试图利用大量样本,这些样本应用相对粗糙的模拟,并且发现其执行得很好,符合我们选取时间段的实际数据。我们正在计划借助K computer项目继任者的力量,随着其发展,来创建更好的天气预测工具。”

    下面的两个研究项目促成了这项成就,这两个项目都被日本科学技术振兴机构(JST) CREST项目提供资助:

    “创新‘大数据同化’技术,为彻底改变极短程的恶劣天气预报”,这个项目由RIKEN的Takemasa Miyoshi博士带头,在先进的应用技术研究领域中,推动大数据应用于多领域的科学发现和社会问题的解决,其研究主管是日本北海道大学的Yuzuru Tanaka教授。

    “EBD:极端的大数据:大数据与尧字节处理的高性能计算的融合”,这个项目由东京工业大学的Satoshi Matsuoka教授,和作为副研究员的日本理化研究所的Takemasa Miyoshi博士,共同领导,该项目处于大数据集成领域的先进核心技术中,其研究主管是日本国立情报学研究所的Masaru Kitsuregawa教授。

    此外,该项目得到以下资助:

    “TRMM/GPM降水测量值基于集合的数据同化”,这被第七届RA of JAXA PMM项目资助,该项目由Takemasa Miyoshi博士带头。

    “利用主题4的社会科学优先问题的观测‘大数据’,通过使用FLAGSHIP2020项目的post K computer来追踪,实现气象和全球环境预测的提升”,该项目由日本海洋科学技术中心(JAMSTEC)的Keiko Takahashi博士,和作为子主题组织者的日本理化研究所akemasa Miyoshi教授,共同领导。

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    • 编译者:张灿影
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    • 气候变化作为一项政治和公共优先事项日益突出,但对气候工程技术的使用风险还没有得到充分的认识。在一项新的研究中描述了不断发展的建模实践如何趋向于“最佳情况”预测。他们认为,对气候工程的过于乐观可能会加强工业和政治之间关于脱碳问题处理的惯性做法。为了阻止这一趋势,他们建议更多的利益相关者加入,并交流预测模型的局限性。研究者展示了太阳辐射管理和二氧化碳去除技术的建模如何趋向于“最佳情况”预测。根据他们的分析,这些预测所带来的不实承诺影响了近期的研究、政策和产业规划。例如,在某些类型的二氧化碳去除的情况下,未来碳捕获的前景有时被错误地视为当前减排的替代品。为了阻止这一趋势,他们提出了增加利益相关者和加强建模中的政治现实主义的机制,而将建模描述为支持决策的探索性、技术性的映射是过于简单化的。建模者必须选择参数和设计方案,并且他们的选择不可能是“中立的”。因此,在模型的构建、感知和应用方面,需要有更多的透明度。努力扩大与技术专家、社会科学家和广大用户的“现实核查”是务实的第一步,科学界也必须警惕有选择地使用预测。预测提供的方案是风格化的、优化的,并且过于简单。但把它们作为现有气候行动计划或指导手册的替代品是错误的。由于建模预测只能提供对系统性风险的部分描述,如果把政治和行业利益作为目标,并掩盖模型的细节,这是有问题的。作者强调了政策壁垒的必要性,碳经济要求我们做出重大努力,防止特定和短期利益损害政策完整性。除了更加透明的建模外,还需要进行大量细致的政策制定和治理工作,以确保太阳辐射管理和二氧化碳清除技术在未来气候政策中发挥建设性作用。 相关论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/risa.13565 (郭亚茹 编译; 张灿影 审校)
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