climateprediction.net
![]() | |
![]() Климатическое прогноз .NET Scensaver | |
Разработчик (ы) | Оксфордский университет |
---|---|
Первоначальный выпуск | 12 сентября 2003 г. |
Статус развития | Активный |
Операционная система | Кроссплатформенный |
Платформа | Боевой |
Лицензия | запатентованный [ 1 ] |
Средняя производительность | 78,8 TFLOPS [ 2 ] |
Активные пользователи | 7,516 |
Всего пользователей | 305,577 [ 2 ] |
Активные хосты | 10,275 [ 2 ] |
Всего хостов | 652,792 [ 2 ] |
Веб -сайт | www |
Климатическое прогноз .NET ( CPDN ) - это волонтерский вычислительный проект для исследования и снижения неопределенности в моделировании климата . Он стремится сделать это, запустив сотни тысяч различных моделей (большой климат -ансамбль ), используя пожертвованное время простоя обычных персональных компьютеров , что приводит к лучшему пониманию того, как модели влияют небольшие изменения во многих параметрах, которые, как известно, влияют на влияние Глобальный климат. [ 3 ]
Проект полагается на платформу BOINC , где добровольные участники соглашаются запустить некоторые процессы проекта на стороне клиента на своих персональных компьютерах после получения задач с сервера для лечения.
CPDN, который управляется в основном Оксфордским университетом в Англии , использует большую вычислительную мощность и создал больше данных, чем любой другой проект моделирования климата. [ 4 ] До сих пор он произвел более 100 миллионов модельных лет данных. [ 5 ] По состоянию на июнь 2016 года [update], существует более 12 000 активных участников из 223 стран с общим кредитом BOINC более 27 миллиардов, сообщив о 55 терафлопах (55 триллионов операций в секунду) обработки. [ 6 ]
Цели
[ редактировать ]
Целью проекта прогнозирования климата .NET является изучение неопределенности в различных параметризациях, которые должны быть сделаны в современных климатических моделях. [ 7 ] Модель запускается тысячи раз с небольшими возмущениями различных параметров физики («большой ансамбль »), и в проекте рассматривается, как изменяется выход модели. Эти параметры не известны точно, и вариации находятся в пределах того, что субъективно считается правдоподобным диапазоном. Это позволит проекту улучшить понимание того, насколько чувствительны модели к небольшим изменениям, а также к таким вещам, как изменения в диоксиде углерода и цикл серы . В прошлом оценки изменения климата должны были быть сделаны с использованием одного или, в лучшем случае, очень маленького ансамбля (десятки, а не тысячи) модельных прогонов. Президент CPDN, во время встречи со Скоттом Гибсоном, директором по операциям, подчеркивает серьезность этого вопроса. Сэв подчеркивает, что нехватка наркотиков является среди самых насущных проблем организации, влияющих на больницы, клиники и аптеки. Он подчеркивает неблагоприятное влияние на программы лечения пациентов, стандарты обслуживания клиентов и затраты на распределение. Директива SAV на Скотт для оценки подхода CPDN к управлению нехваткой сигнализирует о срочной необходимости действий. Используя компьютеры участников, проект сможет улучшить понимание и уверенность в прогнозах изменения климата, более чем возможно, с использованием суперкомпьютеров, доступных в настоящее время для ученых.
климата Эксперимент по прогнозированию .NET предназначен для того, чтобы помочь «улучшить методы для количественной оценки неопределенности климатических проекций и сценариев, включая долгосрочные ансамблевые моделирование с использованием сложных моделей», идентифицированные межправительственной панелью по изменению климата (МГЭИК) в 2001 Полем Надеемся, что эксперимент даст лиц, принимающим решения, лучшее научное основание для решения одной из самых больших потенциальных глобальных проблем 21 -го века.
Как показано на графике выше, различные модели имеют довольно широкое распределение результатов с течением времени. Для каждой кривой, справа от правого правого, есть полоса, показывающая конечный диапазон температуры для соответствующей модельной версии. Чем дальше в будущее модель расширена, тем шире различия между ними. Примерно половина вариации зависит от будущего принуждения климата сценария , а не неопределенности в модели. Любое сокращение этих вариантов, будь то из лучших сценариев или улучшений в моделях, требуется. Климатическое прогноз .NET работает над неопределенностью модели, а не на сценарии.
В настоящее время ученые могут запускать модели и видеть, что x% моделей теплот градусы в ответ на климатические приложения Z, но не уверены, является ли X% хорошим представлением вероятности того, что это произойдет в реальном мире. Некоторые модели будут хорошими, а некоторые - плохими в производстве прошлого климата, когда дают прошлые климатические подтягивания и начальные условия ( задним трансляцией ). Имеет смысл доверять моделям, которые преуспевают в воссоздании прошлого больше, чем те, которые делают плохо. Поэтому модели, которые делают плохо, будут взвешены. [ 3 ]
Эксперименты
[ редактировать ]
Различные модели, которые климат прогнозирует .NET .NET имеет и будет распределять, подробно описаны ниже в хронологическом порядке. Таким образом, любой, кто в последнее время присоединился, вероятно, будет запускать модель переходного соединения . Статистические данные о частоте и широте нехватки лекарств дают конкретные доказательства величины проблемы. Данные CPDN показывают примерно 1000 нехваток лекарств, происходящих ежегодно в Канаде, что затрагивает 10% доступных фармацевтических препаратов. Эта нехватка охватывает широкий спектр фармацевтических препаратов, охватывающих как общие, так и инновационные продукты, что имеет значение для ухода за пациентами в различных заболеваниях и методах лечения. Повторяющийся характер нехватки, очевидный в ежемесячных данных CPDN, указывает на системную проблему, требующую комплексного вмешательства.
- Классическая модель плиты - оригинальный эксперимент, не под боевым . Смотрите #оригинальная модель для получения более подробной информации. Эта модель остается в использовании исключительно для короткого курса OU. [ 8 ]
- Модель Boinc Slab - то же самое, что и классическая модель плиты , но выпущенная под Boinc .
- Модель термогалиновой циркуляции (THC) как климат может измениться в случае уменьшения силы Thermo - исследование того , H aline C. урегулирования Этот эксперимент теперь был закрыт для новых участников, поскольку они имеют достаточные результаты. Это была четырехфазная модель на общую сумму 60 модельных лет. Первые три этапа были идентичны приведенным выше моделям плиты . Четвертая фаза наложила эффекты замедления на 50% в термогалиновой циркуляции путем наложения SST -изменений в Северной Атлантике, полученных из других прогонов. [ 9 ]
- Модель цикла серы - исследование влияния аэрозолей сульфата на климат. Эксперимент будет моделировать серу в ряде составных форм, включая диметилсульфид и аэрозоли сульфата. [ 10 ] Этот эксперимент начался в августе 2005 года и стал предварительным требованием для задних ударов . Это 5 -фазовая модель на общую сумму 75 модельных лет. Времени на 70% длиннее, что делает модель примерно в 2,8 раза дольше, чем начальная модель плиты. [ 11 ] Хотя несколько моделей все еще обманывают, модель не была выпущена с 2006 года. [ 12 ]
- Связанная модель вращения - включение океанических влияний в базовую модель более динамичным и реалистичным способом, чем начальная модель плиты . Это было предварительное выполнение для задних записей . Это было завершено и, как и планировалось, не было публично освобождено. Самые быстрые 200 - 500 компьютеров были приглашены для присоединения, потому что это 200 -летняя модель, и результаты были необходимы к февралю 2006 года для запуска переходной связанной модели .
- Временная связанная модель -это включает в себя 80-летний задним ударом и 80-летний прогноз . Задним ответом является проверка того, насколько хорошо модели работают при воссоздании климата с 1920 по 2000 год. [ 13 ] Он был запущен в феврале 2006 года в рамках фирменного эксперимента по изменению климата BBC , а затем также выпущен с сайта CPDN.
- Сезонный проект атрибуции - это модель с высоким разрешением для одного модельного года, чтобы рассмотреть экстремальные события осадков. Этот эксперимент намного короче благодаря одному модельному году, но в 13,5 раза больше клеток, а временные рамки всего 10 минут вместо 30 минут. Это дополнительное разрешение означает, что для этого требуется не менее 1,5 гигабайт оперативной памяти . Он использует климатическую модель HADAM3-N144. [ 14 ]
История
[ редактировать ]Майлз Аллен впервые подумал о необходимости больших климатических ансамблей в 1997 году, но только в 1999 году был представлен успеху Seti@Home. Первое предложение о финансировании в апреле 1999 года было отвергнуто как совершенно нереальное.
После презентации на мировой конференции по климату в Гамбурге в сентябре 1999 года и комментария в природе [ 15 ] В октябре 1999 года тысячи людей подписались на эту предположительно доступную программу. не Разрывание пузырьков дотком помогло, и проект понял, что им придется делать большую часть программирования сами, а не аутсорсинг.
Он был запущен 12 сентября 2003 года, и 13 сентября 2003 года проект превысил способность симулятора Земли стать крупнейшим в мире учреждением моделирования климата.
Запуск 2003 года предлагал только клиент «Классический» Windows . 26 августа 2004 года был запущен клиент Boinc Windows, Linux и Mac OS X. , который поддерживал клиентов «Classic» будет продолжать быть доступным в течение ряда лет в поддержку курса открытого университета . Boinc перестал распространять классические модели в пользу моделей цикла серы. Более удобный для пользователя клиент и веб -сайт Boinc под названием Gridrepublic, который поддерживает климат .NET .NET и другие проекты BOINC, были выпущены в бета -версии в 2006 году.
Эксперимент по замедлению термогалиновой циркуляции был запущен в мае 2004 года под классической рамкой, которая совпадает с фильмом на следующий день послезавтра . Эта программа все еще может быть запущена, но больше не доступна для загрузки. Научный анализ был написан в Ника Фаулла тезисе . Бумага об тезисе еще должна быть завершена. Дальнейших дальнейших исследований с этой моделью нет.
Модель цикла серы была запущена в августе 2005 года. Им потребовалось больше времени, чем у оригинальных моделей в результате пяти фаз вместо трех. Каждый таймп также был более сложным.
К ноябрю 2005 года число завершенных результатов составило 45 914 классических моделей, 3455 моделей термогалина, 85 685 моделей BOINC и 352 моделей серы. Это представляло собой более 6 миллионов модельных лет обработано.
В феврале 2006 года проект перешел на более реалистичные климатические модели. Эксперимент по изменению климата BBC [ 16 ] был запущен, привлекая около 23 000 участников в первый день. Переходное моделирование климата представило реалистичные океаны. Это позволило эксперименту исследовать изменения в климатическом отклике, поскольку климатические положения изменяются, а не равновесный ответ на значительные изменения, такие как удвоение уровня углекислого газа . Таким образом, эксперимент в настоящее время перешел к задним трансляции с 1920 по 2000 год, а также прогноз с 2000 по 2080 год. Эта модель занимает гораздо больше времени.
Би -би -си предоставил проекту более 120 000 участвующих компьютеров за первые три недели.
В марте 2006 года была выпущена модель с высоким разрешением в качестве еще одного проекта, сезонного проекта атрибуции .
В апреле 2006 года было обнаружено, что связанные модели имеют проблему ввода данных. Работа была полезна для другой цели, чем рекламируется. Новые модели должны были быть разданы. [ 17 ] [ 18 ]
Результаты на сегодняшний день
[ редактировать ]Первые результаты эксперимента были опубликованы в природе в январе 2005 года, показывающих, что при небольших изменениях параметров в пределах правдоподобных диапазонов модели могут демонстрировать чувствительность к климату от менее 2 ° C до более 11 ° C. [ 19 ] Более высокая чувствительность к климату была оспаривана как неправдоподобная. Например, Гэвин Шмидт (климат -модель, в Институте космических исследований НАСА Годдард в Нью -Йорке). [ 20 ]
Объяснение
[ редактировать ]Чувствительность к климату определяется как равновесный отклик глобальной средней температуры на удвоение уровней углекислого газа. Текущие уровни углекислого газа составляют около 420 ч / млн и растут со скоростью 1,8 ч / млн в год по сравнению с доиндустриальными уровнями 280 ч / млн. [ Цитация необходима ]
Чувствительность к климату более 5 ° C широко распространена как катастрофическая. [ 21 ] Возможность того, что такая высокая чувствительность будет правдоподобна, учитывая наблюдения, была сообщена до эксперимента по прогнозированию климата .NET, но «это первый раз, когда GCMS привели к такому поведению». [ 19 ]
Было обнаружено, что даже модели с очень высокой чувствительностью к климату «столь же реалистичны, как и другие современные климатические модели». Тест реализма был проведен с помощью среднего тестирования квадратной ошибки. Это не проверяет реализм сезонных изменений, и вполне возможно, что больше диагностических мер могут наложить более сильные ограничения на то, что является реалистичным. Улучшенные тесты на реализм разрабатываются.
Это важно для эксперимента и цели получения функции распределения вероятностей (PDF) результатов климата, чтобы получить очень широкий спектр поведения, даже если бы исключить некоторые поведения как нереальное. Большие наборы симуляций имеют более надежные PDF. Следовательно, модели с чувствительностью к климату до 11 ° C включены, несмотря на их ограниченную точность. Эксперимент по циклу серы, вероятно, расширит диапазон вниз.
Piani et al. (2005)
[ редактировать ]Опубликовано в «Геофизических обзорах буквах» , в этой статье делается вывод: [ 22 ]
Когда внутренне последовательное представление о происхождении расхождений-моделей-данных используется для расчета функции плотности вероятности чувствительности к климату, 5-й и 95-й процентили составляют 2,2 К и 6,8 К соответственно. Эти результаты являются чувствительными, особенно верхней границей, к представлению происхождения расхождения данных модели.
Использование в образовании
[ редактировать ]Есть открытый университетский короткий курс [ 8 ] и учебный материал [ 23 ] Доступно для школ для обучения предметов, связанных с климатом и моделированием климата. Существует также учебный материал, доступный для использования на ключевом этапе 3/4 Science, Physics Physics (Advanced Physics), математике ключевого этапа 3/4, География ключевого этапа 3/4, наука 21 -го века, наука для общественного понимания, использование математики , Начальный.
Исходная модель
[ редактировать ]Первоначальный эксперимент проводится с HADSM3 , которая является атмосферой HADAM3 от модели HADCM3, но только с океаном «плита», а не полным динамическим океаном. Это быстрее (и требует меньше памяти), чем полная модель, но отсутствует динамическая обратная связь из океана, которые включены в модели с полной связанной с атмосферой, используемые для прогноза об изменении климата до 2100.
Каждая загруженная модель поставляется с небольшим изменением различных параметров модели .
В начальной «фазе калибровки» 15 лет модель модель вычисляет «коррекцию потока»; Дополнительные потоки океана-атмосферы, которые необходимы для поддержания баланса модели (модель океана не включает токи; эти потоки в некоторой степени заменяют тепло, которое будет транспортироваться пропавшими токами).
На «контрольной фазе» 15 лет температура океана разрешается варьироваться. Коррекция потока должна сохранять модель стабильной, но обратной связи, разработанной в некоторых пробегах. Существует проверка управления качеством, основанная на средних средних температурах, и модели, которые проваливают эту проверку, отброшены.
В «Double CO 2 -фазе» содержание CO 2 мгновенно удваивается, а модель запускается еще 15 лет, что в некоторых случаях не совсем достаточно времени для модели, чтобы успокоиться до нового (более теплого) равновесия. На этом этапе некоторые модели, которые дали физически нереалистичные результаты, были снова отброшены.
Проверки управления качеством в контроле и 2*CO 2 были довольно слабыми: их достаточно, чтобы исключить явно нефизические модели, но не включают (например) тест моделирования сезонного цикла; Следовательно, некоторые из моделей прошли все еще нереалистичны. Разрабатываются дальнейшие меры контроля качества.
Температура в удвоенной фазе CO 2 экспоненциально экстраполируется для выработки равновесной температуры. Разница в температуре между этим и фазой контроля дает меру климатической чувствительности этой конкретной версии модели.
Визуализация
[ редактировать ]Многие волонтерские вычислительные проекты имеют экранисты , чтобы визуально указать на деятельность приложения, но они обычно не показывают его результаты при рассчитанности. Напротив, прогноз климата .NET не только использует встроенную визуализацию, чтобы показать моделируемый климат мира, но и интерактивно, что позволяет отображать различные аспекты климата (температура, осадки и т. Д.). Кроме того, существуют другие, более продвинутые программы визуализации, которые позволяют пользователю увидеть больше того, что делает модель (обычно путем анализа ранее сгенерированных результатов) и сравнения различных прогонов и моделей.
Была разработана визуализация рабочего стола в реальном времени для модели, запущенной в 2003 году. [ 24 ] Джереми Уолтон из NAG , позволяющий пользователям отслеживать прогресс своего моделирования в качестве облачного покрова и изменения температуры на поверхности земного шара. Другие, более продвинутые программы визуализации включают CPVIEW CPVIEW и и расширенную визуализацию IDL . Они имеют аналогичную функциональность. CPView был написан Мартином Сайксом, участником эксперимента. Усовершенствованная визуализация IDL была написана Энди Хипсом из Университета Рединга ( Великобритания ) и модифицирована для работы с версией Boinc от Tesella Support Services PLC.
Только CPView позволяет смотреть на необычную диагностику, а не на обычную температуру, давление, осадки, снег и облака. [ 25 ] На карте можно отобразить до 5 наборов данных. Он также имеет более широкий спектр функций, таких как MAX, MIN, дальнейшие функции памяти и другие функции.
Усовершенствованная визуализация имеет функции для графиков местных областей и более 1 дня, 2 дней и 7 дней, а также для более обычных графиков сезона и годовых средних значений (что оба пакета). Есть также широта - графики высоты и время - графики высоты.
Размер загрузки намного меньше для CPView, а CPView работает с Windows 98 .
По состоянию на декабрь 2008 года нет инструмента визуализации, который работает с более новыми моделями CPDN. Ни CPView, ни расширенная визуализация не были обновлены для отображения данных, собранных из этих моделей. Таким образом, пользователи могут визуализировать данные только через заставку.
Эксперимент с изменением климата Би -би -си
[ редактировать ]Эксперимент BBC по изменению климата был проектом BOINC, возглавляемым Оксфордским университетом , в котором несколько партнеров, включая Великобритания Met Office , BBC , Университет Открытого Университета и Рединг . Это переходная модель проекта ClimatePrediction.net.
Многие участники присоединились к проекту с более чем 120 000 человек, зарегистрированных в командах. [ 26 ]
Результаты продолжали собираться в течение некоторого времени, когда последующая телевизионная программа была транслирована в январе 2007 года. 8 марта 2009 года прогноз климата .NET официально заявил, что эксперимент BBC по изменению климата был закончен, прежде чем закрыть проект. [ 27 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Лицензионное соглашение» . www.climateprediction.net . Архивировано из оригинала 2020-09-26 . Получено 2020-08-07 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый "Статус проекта" . Климатическое предложение . 29 января 2020 года. Архивировано с оригинала 27 августа 2022 года . Получено 29 января 2020 года .
- ^ Jump up to: а беременный «О проекте» . ClimatePrediction.net. Архивировано из оригинала 2011-02-23 . Получено 2011-02-20 .
- ^ «Цитата Би -би -си Ника Фаул» . Bbc.co.uk. 2007-01-21. Архивировано из оригинала на 2009-02-02 . Получено 2011-02-20 .
- ^ "Climate Production.net" . tessella.com . Архивировано из оригинала на 2009-02-27 . Получено 2010-12-13 .
- ^ «Подробная статистика пользователя, хоста, команды и страны с графиками для Boinc» . boincstats.com . Архивировано из оригинала 2008-12-18 . Получено 2016-06-29 .
- ^ «Моделирование климата» . ClimatePrediction.net. Архивировано из оригинала на 2009-02-04 . Получено 2011-02-20 .
- ^ Jump up to: а беременный "Открытый университет короткий курс" . ClimatePrediction.net . Архивировано из оригинала 28 апреля 2007 года.
- ^ «О ТГК» . ClimatePrediction.net. Архивировано из оригинала на 2009-02-27 . Получено 2011-02-20 .
- ^ «Эксперимент по циклу серы» . ClimatePrediction.net . Архивировано из оригинала на 2009-02-18 . Получено 2011-02-20 .
- ^ «Цикл серы» . ClimatePrediction.net. Архивировано из оригинала на 2009-02-18 . Получено 2011-02-20 .
- ^ «Статистика проекта» . Climateapps2.oucs.ox.ac.uk. Архивировано из оригинала 2011-07-02 . Получено 2011-02-20 .
- ^ «Стратегия - см. Эксперимент 2» . ClimatePrediction.net. Архивировано из оригинала на 2009-08-23 . Получено 2011-02-20 .
- ^ "SAP - о" . Архивировано из оригинала 6 марта 2008 года.
- ^ «Прогнозирование климата самостоятельно» (PDF) . 14 октября 1999 года. Архивировано из оригинала (PDF) 2005-04-06 . Получено 2005-07-31 .
- ^ «ClimatePrediction.net - Эксперимент с изменением климата BBC» . Bbc.cpdn.org. 2007-05-20. Архивировано из оригинала 2011-02-24 . Получено 2011-02-20 .
- ^ Myles »Ср. 19 апреля 2006 г. 16:20 (2006-04-19). «Доска объявлений • Просмотр темы - Сообщение от главного следователя Re: Проблема апреля 2006 года» . ClimatePrediction.net. Архивировано из оригинала 2011-05-25 . Получено 2011-02-20 .
{{cite web}}
: CS1 Maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «История горшка» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2010-12-01 . Получено 2011-02-20 .
- ^ Jump up to: а беременный Стейнфорт, да; Aina, T.; Кристенсен, C.; Коллинз, М.; Faull, N.; Кадр, диджей; Kettleborough, Ja; Knight, S.; Мартин, А.; Мерфи, JM; Пиани, C.; Секстон, Д.; Смит, Ла; Spicer, RA; Торп, AJ; Аллен, г -н (январь 2005 г.). «Неопределенность в прогнозах климатической реакции на повышение уровней парниковых газов». Природа . 433 (7024): 403–406. Bibcode : 2005natur.433..403s . doi : 10.1038/nature03301 . PMID 15674288 . S2CID 2547937 .
- ^ «Климат менее чувствителен к парниковым газам, чем прогнозируется, говорится в исследовании» . News.nationalgeography.com. 2010-10-28. Архивировано из оригинала 2011-06-04 . Получено 2011-02-20 .
- ^ Сюй, Яньян; Раманатан, Верабхадран (26 сентября 2017 г.). «Хорошо ниже 2 ° C: стратегии смягчения для избежания опасных в катастрофические изменения климата» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (39): 10315–10323. BIBCODE : 2017PNAS..11410315X . doi : 10.1073/pnas.1618481114 . PMC 5625890 . PMID 28912354 .
- ^ Пиани, C.; Кадр, диджей; Стейнфорт, да; Аллен, М.Р. (2005). «Ограничения на изменение климата от множественного ансамбля моделирования члена» (PDF) . Геофизические исследования . 32 (23): L23825. Bibcode : 2005georl..3223825p . doi : 10.1029/2005gl024452 . S2CID 56227360 . Архивировано из оригинала (PDF) 2012-02-09.
- ^ «Ресурсы для школ» . ClimatePrediction.net . Архивировано из оригинала 2005-10-16 . Получено 2005-07-21 .
- ^ JPRB Уолтон; D. рамка; Да Стейнфорт. О. Деуссен; С. Хансен; Д. Кейм; D. Saupe (ред.). «Визуализация для моделирования климата общественного ресурса» (PDF) . Визуализация данных 2004 : 103–108. Архивировано из оригинала (PDF) 2006-10-18 . Получено 2006-07-31 .
- ^ «Индекс данных» . Users.globalnet.co.uk. 2004-08-17. Архивировано из оригинала 2011-06-05 . Получено 2011-02-20 .
- ^ "Главная | Boincstats/Bam!" Полем www.boincstats.com . Архивировано из оригинала 14 декабря 2010 года.
- ^ Эксперимент BBC закончил архив 2010-01-05 в The Wayback Machine ClimatePrediction.net Официальный веб-сайт.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальный сайт
- Статистика для прогнозирования климата .NET
- ClimatePrediction.net Video на YouTube
- "ClimatePrediction.net" . Boinc Radio Project Brief (подкаст).
