Realistiska havsmodeller kräver betydande datorkraft, speciellt när upplösningen ökar från skalor på tiotals kilometer till en enda kilometer. Dessa modeller används för kortsiktiga och säsongsbetonade väderprognoser, såväl som i långsiktiga klimatsimuleringar, som alla används rutinmässigt för beslutsfattande. Ju bättre upplösning, desto bättre kan potentiella faror förstås och mildras, vilket resulterar i en bättre situation för alla... eller hur?

Det är frågan som Eric P. Chassignet och Xu Xiaobiao från Florida State Universitys Center for Ocean-Atmospheric Prediction Studies ställde i en översiktsstudie publicerad den 31 juli i Framsteg inom atmosfärsvetenskap .

"Om du ökar upplösningen kan du lösa fler och fler småskaliga havsegenskaper, och frågan som då uppstår är om det finns en motsvarande förbättring av den övergripande representationen av havscirkulationen och till vilken kostnad, sade Chassignet, som leder centrum. "Med andra ord, vad är det optimala förhållandet mellan upplösning och beräkningsresurs som verkligen leder till en bättre förståelse av havets fysik och jordens klimat?"

Grovupplösningsmodeller, med en horisontell upplösning i storleksordningen 100 kilometer, används mest för klimattillämpningar och havsströmmarna i denna klass av modeller tenderar att vara breda och stadiga. När modellens upplösning ökas till cirka 10 kilometer, strömmarna blir instabila, bildar virvlande havsvirvlor i mesoskala, lite som stormar i atmosfären. Precis som stormar, de har en inverkan på andra komponenter i jordsystemet.

Dock, Det räcker inte att lösa upp virvlarna i mesoskala för att exakt modellera havscirkulationen, enligt Chassignet. Hans team fastställde att öka upplösningen till ungefär en kilometer, vilket gör att modellen kan simulera mindre, sub-mesoscale virvlar, flyttade sin modell av Golfströmmen till en realistisk återgivning som mer liknade faktiska observationer.

"Vi hävdar att att lösa sub-mesoscale funktioner är ett lika viktigt regimskifte som att lösa mesoscale virvlar, " sa Chassignet.

Ändå kommer resolutionen till ett pris och med en oro, eftersom varje gång modellens upplösning ökas med en faktor två, det kräver ökad beräkningskraft med en faktor 10. Enligt Chassignet, mer arbete behövs för att bättre förstå om ökad upplösning förbättrar den övergripande representationen av havsvattenmassor.

"Nästa steg är att ha rutin, globala havsmodeller som löser submesoskala så att vi fullt ut kan bedöma deras förmåga att modellera havet och kvantifiera deras inverkan i klimatmodeller, "Chassignet sa, noterar att nära samarbeten med datavetare är avgörande för att säkerställa datorsystem som mer effektivt kan hantera modelleringsbehoven för jordsystem.