Collaborazioni
Uno dei progetti relativi all’anno di riferimento ha riguardato il supporto al Consorzio COSMO (Consortium for Small-scale Modeling); questo raggruppamento internazionale (per l’Italia l’Ufficio Generale Spazio Aereo e Me-teorologia-USAM) ha il compito di sviluppare, migliorare e mantenere un modello atmosferico non idrostatico per un utilizzo operativo e di ricerca da parte dei membri del Consorzio. In particolare, nell’ambito di uno dei “Priority Project” di COSMO si è lavorato relativamente allo sviluppo di una versione cosiddetta “ibrida” del codice. Questo progetto, che ha coinvolto il personale del CASPUR ed alcuni ricercatori del CNMCA di Pratica di
L
A MODELLISTICA NUMERICA AL SERVIZIO
DELLE SCIENZE DELL’ATMOSFERA E DEL CLIMA
Le moderne previsioni meteorologiche sono caratterizzate da un sempre più massiccio utilizzo della model-lazione matematica e del calcolatore. Infatti, i modelli numerici di previsione sono di fatto simulazioni al calcolatore che, partendo da una condizione iniziale, fanno evolvere lo stato dell’atmosfera avanti nel tempo utilizzando appieno le leggi fondamentali della Fisica.
Poiché le complicate equazioni che regolano i processi fisici non sono risolvibili analiticamente, sono richieste tecniche numeriche accoppiate all’uso di potenti supercalcolatori. Il risultato di tali simulazioni fornisce la base della previsione meteorologica.
Offerta
Il Gruppo di Matematica Computazionale e Applicazioni del CASPUR è, negli ultimi anni, fortemente coinvolto nel supporto alle previsioni meteorologiche. In questo contesto sono stati attivati collaborazioni ed accordi quadro di durata pluriennale che hanno visto coinvolti gruppi di ricerca ed istituzioni del settore. Queste collaborazioni hanno interessato un numero cospicuo di ricercatori nazionali ed internazionali.
Il supporto alle previsioni meteorologiche si è realizzato attraverso lo sviluppo e l’impiego di sofisticati codici di calcolo e di strumenti informatici per il pre e post-processing dei risultati. Per questa ragione, le solide com-petenze presenti nel gruppo, sui temi dello sviluppo software e sulle problematiche del calcolo ad alte presta-zioni, hanno continuato ad essere un fattore chiave nella buona riuscita di queste collaborazioni.
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HPC
Fig. 1Portale delle previsioni meteo del sistema Idro-Meteo-Mare dell’ISPRA.
ANNU
AL REPOR
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Risultati
L’attività di collaborazione tra il CASPUR e il CNMCA ha prodotto un risultato interessante: il modello “ibrido”, posto a confronto con la versione originale MPI, fornisce uno speed-up migliore; questo risultato preliminare, insieme ad altre tecniche prese in esame, apre la strada alla produzione di un codice COSMO maggiormente adatto alle architetture odierne (manycores). La collaborazione con l’ISPRA di Roma ha portato all’inserimento nella “catena produttiva” della nuova implementazione del codice BOLAM, sviluppato dal CNR ISAC per le previsioni meteorologiche. Quest’ultimo sistema, ormai pienamente operativo, fornisce gior-nalmente i dati relativi alle condizioni meteo.
Bibliografia essenziale
Lagouvardos, K., Kotroni, V., Koussis, A., Feidas, C., Buzzi, A., Malguzzi, P. (2003). The meteorological model BOLAM at the National Observatory of Athens: Assessment of two-year operational use. J. Appl. Meteor., 42, 1667-1678.
Schättler, U., Krenzien, E., (1997). The parallel Deutschland-Modella message-passing version for dis-tributed memory computers, Parallel Computing, v. 23 n. 14, 2215-2226, [doi>10.1016/S0167-8191(97)00110-5. Gruppo di Matematica Computazionale e Applicazioni Piero Lanucara [email protected] Vittorio Ruggiero [email protected] Stefano Tagliaventi [email protected] Claudia Truini [email protected] Stefano Zampini [email protected]
Fig. 2Previsione ottenuta con il codice COSMO.
Mare, aveva l’obiettivo di utilizzare e verificare sperimentalmente alcune metodologie di calcolo parallelo che cercassero di migliorare le prestazioni del codice COSMO sulle più recenti architetture di calcolo; è noto, infatti, come queste architetture abbiano una struttura forte-mente eterogenea (cluster di multi/many cores) e pertanto l’approccio di parallelizzazione (standard) deve tenerne pesantemente conto.
Nello stesso anno è continuata la collaborazione con i ricercatori dell’Istituto per la Prote-zione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) di Roma e l’Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (CNR ISAC) di Bologna per la messa in opera del nuovo sistema di previsione meteorologica fornito dall’ISPRA, basato sul modello numerico di circolazione atmosferica denominato BOLAM e sviluppato dal CNR ISAC. Tale progetto oltre all’implementazione del modello su sistemi HPC ha coinvolto il gruppo di lavoro sull’integrazione del modello nella catena idro-meteo-mare che coinvolge diversi gruppi di lavoro all’interno dell’ISPRA.
