Centro de Modelación n Oceanográfica y Atmosférica Regional y de Estudio del Clima

Transcripción

1 Centro de Modelación n Oceanográfica y Atmosférica Regional y de Estudio del Clima José L. Hernández, PhD. OceanMet LLC, Knoxville, TN, United States

2 Objetivo Es propuesta la creación de un centro de modelación oceanográfica y atmosférica regional y de estudios del clima para los países que integran la Comisión Permanente del Pacífico Sur (CPPS) y el grupo de sus entidades especializadas. Es propuesta la adquisición de infraestructura computacional de alto rendimiento (cluster) y adopción de modelos regionales de vanguardia (WRF y otros) configurados y finamente adaptados al territorio de los países de la CPPS.

3 Objetivos específicos Emplear el sistema computacional de alto rendimiento para el monitoreo ambiental en tiempo real (océano, atmósfera, tierra) y ejecución de simulaciones del clima. Desarrollar investigación de vanguardia que soporte la actualización geocientífica y la formación universitaria en temas relevantes a las necesidades de la región en materia de modelación aplicada. Proporcionar evaluaciones, análisis y proyecciones que provean soporte en la implementación de políticas y planes de manejo ambiental y preparación de planes de mitigación y adaptación y efectos potenciales del cambio climático.

4 Sistema Computacional: Descripción Los sistemas computacionales de alto rendimiento, a diferencia de los convencionales, consisten de cierto número de procesadores trabajando simultáneamente por lo cual sus velocidades de procesamiento son ampliamente más altas. El uso del cluster es escaso a nivel regional en la investigación del oceanográfica, atmosférica y terrestre; sin embargo, su uso es más frecuente ya que es un sistema más rápido en el procesamiento masivo de datos, tiene relativamente fácil mantenimiento y es una alternativa económica aplicable en sectores bancarios, gubernamental, militar y científico de alto nivel.

5 Sistema Computacional: tecnología 4 nodos de computo: cada uno con 2 procesadores dual intel Xeon 5160 de 3.0 GHz; memoria 4 GB, 80GB hard drive, adaptador de ethernet 10/100/1000 gigabit; Linux Redhat 64-bit instalado en configuracion 1Urackmount. 1 nodo principal: con 2 procesadores dual intel Xeon 5160 de 3.0 GHz, memoria 4 GB, 250 GB discoduro con controlador RAID, adaptador de ethernet 10/100/1000 gigabit; Linux Redhat 64-bit instalado en configuración 3Urackmount. Aplicaciones para computo en paralelo y compiladores C++, Fortran PGI, otras.

6 Motivación (1) Los países latinoamericanos y particularmente los que integran la CPPS están expuestos a una variabilidad climática, y a efectos del cambio climático que a su vez influyen en la ejecución de sus planes de desarrollo regionales y nacionales e impactan diversos sectores incluyendo socio-económico, industrial, comercial, salud, y poblacional (IPCC,Nov-07). Los procesos terrestres (antropogénicamente o naturalmente inducidos) que controlan la variabilidad climática deben ser ampliamente investigados con herramientas computacionales adecuadas. Transformaciones indiscriminadas de la superficie terrestre (agricultura y ganadería) prevalecerán en el cercano futuro. Virtualcenter.org/en/dec/neotropics/index.htm

7 Motivación (2) El IPCC destaca dos preocupaciones trascendentales para América Latina derivadas del cambio climático y sus proyecciones: - Las zonas costeras son particularmente propensas a la elevación del nivel del mar y eventos extremos naturales cuya frecuencia y magnitud irán en aumento en las próximas décadas; - Los índices de deforestación en la región son preocupantes, alteran el ciclo hidrológico e influyen en la variabilidad climática y en la cantidad y calidad del agua para consumo humano. Distribución de población expuesta a cambios extremos de nivel del agua OECD Report, Nov-2007

8 Beneficios (1) Disponer un sistema computacional robusto para el monitoreo de variables ambientales. Pronóstico semanal del comportamiento atmosférico y oceánico con modelos de vanguardia en apoyo a actividades marinas (transporte y pesqueras), costeras (cabotaje, turismo) y terrestres (agricultura y planeación ambiental). Generar y soportar un sistema de datos continuo y con control de calidad de variables meteorológicas y oceanográficas. Tal inventario de datos es de valiosa utilidad en las evaluaciones de la variabilidad climática histórica y futura.

9 Beneficios (2) Promover la capacitación científica multidisciplinaria, así como proporcionar talleres y cursos cortos sobre estudios de modelación. Auto abastecimiento del centro. Los modelos instalados permitirán estudiar pronóstico de calidad del agua, circulación costera y transporte de contaminantes y sedimentos, ecosistemas costeros que permitan estimar el efecto en salud poblacional. Con nodos adicionales en el sistema computacional se podrán extender investigaciones sobre el calentamiento climático con prolongadas simulaciones históricas y futuras.

10 Plan de Trabajo: Todas las fases requieren a tiempo completo del investigador principal y asistente (investigación y cómputo) y a tiempo parcial del segundo investigador principal de entidades miembro de la CPPS. - Sistema Computacional (instalación) - Modelos y software (instalación) - Configuración de modelos Diagnóstico de modelos: - Observaciones: Océano, mar, tierra - Modelos:vs:observasiones Sistema operacional: -Divulgación automática - Productos disponibles Fases del plan de trabajo a realizarse en 2 años Mes 9 Mes 18 Mes 24

11 Fase 1: Duración n 9 meses Adecuar sitio para el sistema computacional: habitación aislada mantenida a 21 C con al menos 1.5 m entre el equipo y las paredes. Instalación de modelos de meso-escala atmosférico y oceanográfico y su configuración adaptada a la región y finamente para áreas de interés. Diagnóstico de esquemas y resoluciones espaciales considerando orografía, costa, batimetría. Asegurar que los modelos y sus configuraciones sean compatibles con las arquitecturas del computador y compiladores. Los modelos incluyen MM5, WRF y POM con sub-regiones (dominios) anidadas que permitan el pronóstico corto (1 semana).

12 Fase 2: Duración n 9 meses Comparar los resultados simulados (tierra, atmósfera, océano) con observaciones de campo. - Evaluar diferentes esquemas físicos (opciones de los modelos), calidad de datos de entrada a los modelos, resolución espacial y costo computacional con las cuales se obtienen resultados numéricos. - En esta etapa es necesario disponer de series de tiempo continuas (meteorológicos y oceanográficos) y de buena calidad a través de las cuales se pueda evaluar la descripción de la variabilidad climática por parte de los modelos. - Un extensivo uso de software geocientífico para La evaluación estadística de múltiples experimentos numéricos es la metodología para decidir cuales esquemas y configuración van utilizarse en los sistemas operacionales de modelación.

13 Fase 3: Duración n 6 meses Puesta en marcha de modelos operacionales, divulgación y productos El sistema computacional para el monitoreo espacial y temporal de variables ambientales (atmósfera y océano) en la región con modelos de avanzada llegara a ser operacional generando boletines diarios con información e imágenes en tiempo real accesibles por Internet. Acometer capacitación científica multidisciplinaria y el desarrollo de talleres y cursos cortos de modelación del clima, oceanográficos, terrestres a profesionales geoscientíficos de la región. Redacción de manuales prácticos, reportes técnicos en español sobre la operación del sistema, ejecución de modelos configurados y software instalado.

14 Presupuesto y justificación n de fondos en dos años a de proyecto (parcial WRF+MM5) OceanMet: Experto en modelación ambiental José L. Hernández, PhD. U$ oo Asistente de Investigación y computo (a ser reclutado en Ecuador) U$ oo Equipo de Computo: Cluster: (ver cotización incluida) Gastos de importación y envio desde USA Materiales U$ oo??? Materiales: incluye aplicaciones científicas U$ 2000.oo Equipo: 2 monitores, 1 impresora, fuente estable de energía Costos indirectos (uso de oficina, sala del sistema de computo*, consumo de energía) Costo parcial del proyecto U$ 1500.oo??? U$ oo

15 OceanMet LLC: ://oceanmetllc.com/ Es una compañía con la misión de proveer servicios de consultoría en modelación ambiental aplicada, análisis estadístico avanzado y visualización geocientífica en proyectos relacionados con ciencias oceanográficas, atmosféricas y terrestres. Esta misión se lleva a cabo realizando procesamiento de datos, investigación numérica y de campo para el diseño de programas y configuración de modelos adaptados al monitoreo y evaluación ambiental en áreas geográficas específicas. OceanMet LLC construye y diseña herramientas analíticas y de modelación aplicables en ciencias multidisciplinarias de la tierra.

16 América Latina: Participación n en Investigaciones recientes ORNL, NASA, USAID investigaron la posible relación entre cambio en uso de la tierra y eventos extremos empleando datos satelitales (LANDSAT, MODIS) y modelación regional. La eliminación de áreas forestales induce cambios en el ciclo hidrológico (Hernández et al 2006). Colaboración entre USC y UPR y ORNL investigaron tres escenarios de CC y el impacto del incremento global del CO2 antropogénico en el clima del Caribe. El estudio revela un incremento de 1C de la temperatura del mar y cambios en la época lluviosa en el (Ángeles et al, 2007) Citado en Reporte de IPCC 2007.

17 América Latina: Participación n en Investigaciones recientes Sistema oceánico de asimilación de datos y modelación regional para estudiar el Caribe Occidental y la surgencia en la Guajira Colombiana. Eventos cortos (3 días) anómalos del viento fueron observados y diagnóstico de campos oceánico obtenidos. Durante el evento el sistema regional de presión superficial se debilitó y los vientos alisios cambiaron su dirección hacia el norte. El tibio y ligeramente salino giro Panamá-Colombia bloqueo la extensión hacia sur de la surgencia costera que normalmente se extiende hasta 10.5N. Hernandez et al, AGU Ocean Meeting, Marzo-08; Lonin et al, Publicación a ser sometida JGR)

18 Referencias IPCC AR4, Noviembre 2007 Nicholls, R. J. et al. (2008), "Ranking Port Cities with High Exposure and Vulnerability to Climate Extremes: Exposure Estimates", OECD Environment Working Papers, No. 1, OECD Publishing. doi: / A regional climate study of Central America using the MM5 modeling system: Results and comparison to observations, J. Hernandez, J. Srikishen, D. Erickson, R. Oglesby, D. Irwin, International Journal of Climatology, doi: /joc.1361, Predictions of future climate change in the Caribbean region using global general circulation models, M. E. Angeles, J. E. Gonzalez, D. J. Erickson, J. L. Hernández. International Journal of Climatology, Volume 27, Issue 5, GRACIAS POR SU ATENCION!