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Giovedì, 26 Maggio 2022
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A Bologna il supercomputer che prevede il tempo per l'Europa

Un centro di calcolo innovativo che permetterà previsioni accurate fino a 15 giorni. Intervista al direttore Matteo Dell’Acqua

Un centro di calcolo innovativo, che permetterà di arrivare ad immagini sempre più precise dello stato dell’atmosfera e di migliorare significativamente le previsioni del tempo. E’ il lavoro del nuovo Data center del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF) che si sta installando al Tecnopolo di Bologna. Un’eccellenza nel mondo del calcolo scientifico che permetterà di avere maggiore accuratezza nelle previsioni. Ce lo ha spiegato Matteo Dell’Acqua, direttore del Data center di Bologna: “Qui è la fabbrica delle previsioni meteo, un po’ come una fabbrica di automobili. In entrata della catena di montaggio arrivano molti piccoli elementi, e questi sono le 800 milioni di osservazioni che riceviamo ogni giorno e che ci arrivano da satelliti, aerei, navi, boe, stazioni meteorologiche di terra, radar. Noi prendiamo questi elementi, ne selezioniamo 80 milioni che vengono controllati per la qualità e utilizzati per creare una immagine virtuale dell’atmosfera della terra. Poi, c’è il processo di costruzione della previsione del tempo grazie alla nostra esperienza scientifica e alla potenza dei calcoli del nostro supercalcolatore. Alla fine, dalla ‘fabbrica’ esce non una automobile, ma informazioni che ci danno una visione dell’evoluzione dello stato dell’atmosfera fino a 15 giorni”. 

Direttore, che differenza c’è tra il Centro di Bologna e la sede precedente di Reading in Gran Bretagna? 
Fino ad ora, il Centro europeo era un’organizzazione con una sola presenza in Gran Bretagna. Non avendo spazio a Reading per installare una nuova generazione di super computer, e visto che non c’era modo di estendere quel sito, il nostro Consiglio ha deciso nel 2017 di fare una gara internazionale tra gli Stati membri del Centro europeo per avere un Centro Dati di nuova generazione, che potesse ospitare prossime generazioni di super computer per un periodo di tempo di almeno 25 anni. Questa gara è stata vinta dall’Italia e dall’Emilia Romagna che hanno costruito per noi questo Centro Dati a Bologna, nel Tecnopolo. Questo Centro Dati è fondamentale per il Centro europeo, perché noi abbiamo bisogno regolarmente, direi ogni 4 o 5 anni, di aumentare la nostra capacità di calcolo per poter migliorare e fare modifiche ai nostri modelli di previsione. Avevamo, quindi, bisogno di un centro di calcolo che ci permettesse facilmente di introdurre nei prossimi anni tutte le nuove tecnologie che sono sviluppate nel mondo del calcolo. Un altro elemento per noi importante era avere un luogo in cui il nostro archivio possa continuare a crescere e sia accessibile a tutti i nostri utenti. E per utenti non intendo i cittadini, ma i servizi meteo nazionali dei Paesi membri e cooperanti del Centro europeo. In Italia, ad esempio, il nostro cliente maggiore è l’Aeronautica militare.

Il computer di Bologna cosa cambia?
Il calcolatore che stiamo installando a Bologna sarà quasi 5 volte più potente di quello che abbiamo al momento a Reading. Questa potenza ci permetterà di aumnetare la risoluzione del nostro Modello del Sistem Terra (“Integrated forecasting system”) ed includere delle modifiche scientifiche che ci permetteranno di migliorare la previsione degli eventi estremi. Una delle caratteristiche maggiori del sistema di previsione del Centro europeo è quello che noi chiamiamo “Earth System”, un sistema globale su tutto il mondo che non tiene in conto solo l’atmosfera, ma anche tutti gli elementi che hanno un impatto sull’evoluzione del tempo: gli oceani, le attività umane, la terra, le montagne, il ghiaccio. Tutti gli elementi che ci aiutano a capire come andrà a evolvere il meteo. Inoltre di far girare un modello di previsione del tempo, noi ne facciamo girare 50 contemporaneamente modificando leggermente lo stato iniziale dell’atmosfera. Facendo così, modificando un po’ alcuni parametri, come la temperatura, il vento, la pressione, in punti critici del globo, arriviamo a 50 previsioni. Certe sono simili, certe altre totalmente divergenti. Analizzandole insieme possiamo aggiungere alla previsione una probabilità di verifica dei fenomeni previsti: possiamo dire che questa previsione di temperature, di pioggia, in tale punto del mondo ha una probabilità del 90% di verificarsi e un’altra solo un 10%. 

Si tratta di una simulazione?
No, non è una simulazione. Si tratta di dare più accuratezza alla previsione. Cioè, facendo girare molti modelli in parallelo, abbiamo informazioni accurate su quali sono gli scenari più probabili e quali hanno la più alta probabilità di accadere. Ad esempio, se tutti i modelli vanno nella stessa direzione, forniscono gli stessi risultati, potremo dire che con questo scenario c’è un’alta probabilità che piova, se invece i modelli danno tutti dei risultati diversi potremo dire che questa probabilità è molto più bassa. Per avere una previsione precisa, abbiamo bisogno di una immagine più precisa possibile dello stato iniziale dell’atmosfera. E per avere quest’immagine precisa utilizziamo gli stessi metodi per assimilare tutte le osservazioni che hanno superato il nostro controllo qualità. 

Entrando più nel dettaglio, come lavora questo super calcolatore?
Come indicato, questo calcolatore che stiamo installando sarà 5 volte più potente di quello attuale, più di un milione di processori che sono interconnessi da chilometri di fibre ottiche. Il calcolatore ci permetterà di ridurre la griglia del modello di previsioni meteorologiche. Per griglia intendo i “cubi” che facciamo per simulare l’atmosfera della Terra. Facciamo dei cubi, perché si considera anche l’altitudine. La griglia del modello è la distanza che c’è tra tutti i punti di previsione. Al momento il nostro insieme di questi 50 modelli che girano hanno una risoluzione di 18 Km. Vuol dire che facciamo una previsione del tempo in un punto ogni 18 Km. Con il nuovo calcolatore di Bologna potremo fare una previsione ogni 10 Km. Quasi la metà. Si capisce che, facendo così, siamo molto più precisi perché possiamo vedere fenomeni che si vedono solo a una distanza di 10 Km. E possiamo anche meglio tenere in considerazione gli effetti della topografia e delle diverse zone del pianeta: le città, le riviere, le colline, le foreste. Più possiamo ridurre la griglia del modello, più precise sono la topografia e le previsioni.

Ha detto che le immagini vi arrivano anche dai satelliti, in che modo vi aiutano i satelliti?
Sì, per l’osservazione riceviamo informazioni dall’intero mondo. Non solo dai satelliti, ma anche da navi, da aerei, da stazioni meteorologiche terrestri, da radar, da boe. Riceviamo una diversità di informazioni che usiamo per fare questa immagine iniziale dello stato dell’atmosfera. E’ chiaro che il grosso dell’informazione che riceviamo viene dai satelliti, che sono satelliti meteorologici convenzionali, e da un paio di satelliti Sentinel del programma Copernicus. I satelliti sono importanti per capire lo stato dell’atmosfera e ci danno informazioni preziose in zone dove non c’è attività umana, sugli oceani, i deserti, i poli. Non usiamo solo dati dei satelliti europei, ma anche quelli dei satelliti lanciati da altri Paesi in altre regioni del mondo (Usa, Cina, Russia, Giappone, Corea, India) che hanno anche loro strumenti specializzati per le informazioni meteorologiche. Per quanto riguarda i satelliti Sentinel di Copernicus, riceviamo dati per quanto riguarda il monitoraggio dell’atmosfera principalmente i dati sulla qualità dell’aria di Sentinel 5-P e i dati aerosol di Sentinel 3A. 

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