Hvordan Living Earth Simulator vil fungere

Living Earth Simulator (LES), en computermodel, der simulerer hele planeten Jorden, vil forsøge at tage Jordens systemmodellering til et nyt niveau ved at koble de komplekse processer, der driver Jordens klima, økosystemer, menneskelig adfærd og sociale dynamik.

LES vil blive udviklet i etaper. Den første fase, som fokuserer på klimavidenskab, er en opfølgning på Earth Simulator, som japanerne har drevet siden 2002 til klimasimuleringer baseret på supercomputerens Earth Simulator Model (ESM).

Anden fase vil introducere en økosystemmodel, og tredje fase vil tilføje menneskelige aktiviteter. Målet er at opnå fuld drift i 2030.

LES vil blive anbragt på RIKEN Center for Computational Science i Kobe, Japan. Efter færdiggørelsen forventes LES at være i stand til at udføre 1 exaflop af flydende kommaoperationer i sekundet (en milliard milliard operationer i sekundet) eller 100 gange kraftigere end den nuværende ESM.

Modellens simuleringer forventes at give forskerne meget mere præcise forudsigelser om, hvordan planeten vil ændre sig i fremtiden, hvordan global opvarmning og klimaændringer vil påvirke biosfæren, og hvordan miljømæssige udfordringer kan løses.

Detaljeret betjening

LES fungerer ved at simulere de fysiske og kemiske processer i Jordens systemer, herunder atmosfæren, oceanerne, kryosfæren, jordoverfladen og biosfæren, såvel som menneskelige aktiviteter og sociale interaktioner.

For eksempel simuleres de fysiske og kemiske processer i atmosfæren ved at løse væskedynamiske ligninger, og aerosoler og skyer ved at løse mikrofysik og kemiske reaktionsligninger.

Ud over global opvarmning og klimaændringer er LES designet til at simulere en lang række andre jordsystemfænomener, herunder jordskælv og tsunamier, vulkaner, oversvømmelser og tørker, orkaner og El Nino-Sydlige Oscillations (ENSO).

LES bliver konstant opdateret med den nyeste videnskabelige viden og data, hvilket sikrer, at dens forudsigelser er så nøjagtige og pålidelige som muligt. Disse data føres ind i modellen og behandles af supercomputeren, som simulerer samspillet mellem forskellige jordsystemer og genererer prognoser for fremtidige miljø- og klimaforhold.

Modellens output kan derefter analyseres og visualiseres ved hjælp af forskellige værktøjer, hvilket giver forskere mulighed for at få indsigt i sammenhængen mellem Jordens systemer og virkningerne af menneskelige aktiviteter.

En af de vigtigste udfordringer i udviklingen af ​​LES er at repræsentere kompleksiteten af ​​Jordens systemer i en computermodel. Forskere skal forenkle visse processer og interaktioner for at gøre modellen beregningsmæssigt gennemførlig, mens de stadig sikrer, at modellens forudsigelser er nøjagtige og pålidelige.

En anden udfordring er den store mængde data, der kræves for at initialisere modellen og validere dens forudsigelser. Forskere arbejder konstant på at forbedre modellens nøjagtighed og gøre den mere effektiv, så den kan bruges til at lave stadig mere detaljerede og pålidelige forudsigelser om planetens fremtid.

Anvendelser af LES

LES forventes at have en betydelig indvirkning på flere områder, herunder:

- Klimavidenskab :Modellen kan bruges til at forudsige, hvordan global opvarmning og klimaændringer vil påvirke Jordens systemer og økosystemer.

- Miljøstyring: LES kan hjælpe med at identificere og afbøde miljøpåvirkningerne af menneskelige aktiviteter, såsom forurening, skovrydning og urbanisering.

- Katastrofeberedskab og beredskab :Modellen kan give tidlig advarsel om potentielle katastrofer, såsom jordskælv, tsunamier og orkaner.

- Uddannelse og forskning LES:LES kan bruges som et værktøj til at lære eleverne om jordsystemvidenskab og til at udføre forskning i en bred vifte af miljøemner.

Ved at simulere de komplekse interaktioner mellem de forskellige komponenter i jordsystemet, sigter LES på at give uvurderlig indsigt i planetens fortid, nutid og fremtid og at støtte beslutningstagning for bæredygtig miljøforvaltning og menneskelig velvære.