En ny version av Energy Exascale Earth System Model (E3SM) är två gånger snabbare än sin tidigare version som släpptes 2018.

Jordsystemmodeller har upplösning i väderskala och använder avancerade datorer för att simulera aspekter av jordens variabilitet och förutse decadala förändringar som kommer att kritiskt påverka den amerikanska energisektorn under de kommande åren.

Version 2 av Energy Exascale Earth System Model (E3SM2) är betydligt snabbare än sin föregångare och släpptes till det bredare forskarsamhället den 28 september. E3SM-projektet stöds av Department of Energy's Office of Science in the Biological and Environmental Research Kontor.

"E3SMv2 är snabbare och bättre än E3SMv1, " sade Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) atmosfärsforskare Chris Golaz. "Det är ungefär dubbelt så snabbt på identiska maskiner, fyra gånger så snabbt på maskiner vi har nu, jämfört med vad vi hade för E3SMv1. Från en generation till en annan, jordsystemmodeller blir vanligtvis bättre men också ganska långsammare, så snabbare och bättre är betydande."

Jorden, med dess otaliga interaktioner av atmosfär, hav, land- och iskomponenter, presenterar ett utomordentligt komplext system för utredning. Jordsystemsimulering innebär att lösa approximationer av fysiska, kemiska och biologiska styrande ekvationer på rumsliga nät vid upplösningar som är så fina i skala som datorresurser tillåter.

"E3SMv2 tillåter oss att mer realistiskt simulera nuet, vilket ger oss mer självförtroende att simulera framtiden, sa David Bader, LLNL-forskare och ledare för E3SM-projektet. "Ökningen av datorkraft gör att vi kan lägga till mer detaljer i processer och interaktioner som resulterar i mer exakta och användbara simuleringar än den tidigare versionen."

E3SM-projektet simulerar på ett tillförlitligt sätt aspekter av jordsystemsvariabilitet och projicerar decenniella förändringar som kommer att kritiskt påverka den amerikanska energisektorn i framtiden. Dessa kritiska faktorer inkluderar a) regionala luft/vattentemperaturer, som kan belasta energinät; b) tillgång till vatten, som påverkar kraftverksdriften; c) extrema vattencykelhändelser (t.ex. översvämningar och torka), som påverkar infrastruktur och bioenergi; och d) höjning av havsnivån och kustnära översvämningar, som hotar kustnära infrastruktur.

Särskilt, E3SMv2 förbättrar representationen av nederbörd och moln. "Specifikt, hur moln förändras i ett varmare klimat är mycket mer realistiskt, " sa Golaz.

Dessutom, upplösningen har förfinats på grund av kraftfullare datorer. Det finns nu två helt kopplade konfigurationer:En 100-kilometer (km) globalt enhetlig upplösningsatmosfär och en regionalt förfinad modell (RRM)-upplösning med 25 km över Nordamerika och 100 km på andra håll. Den raffinerade mesh-konfigurationen är särskilt väl lämpad för DOE-applikationer.

"Tack vare prestandaförbättringarna, RRM-konfigurationen av E3SMv2 går lika snabbt som E3SMv1 gjorde i sin standardupplösningskonfiguration (100 km) för några år sedan. Vi får i princip den mycket högre upplösningen gratis, '" sa Golaz.

Teamet genomför nu simuleringskampanjen med E3SMv2. Teammedlemmar har genomfört flera tusen år, och planerar att ställa upp för flera tusen till.