Den nye havmodellen bruker en forenklet 2D-representasjon av virkeligheten som gjør det mulig å modellere havet opp til 200 ganger så raskt som de tradisjonelle havmodellene som brukes i dag. Hvordan er det mulig?

– Regnekraften i superdatamaskinene vi benytter er i økende grad basert på spillteknologi. For å kjøre vær- og havmodeller effektivt i fremtiden, så bør både spillteknologi og tradisjonelle prosessorer (CPU-er) brukes, sier forsker ved Meteorologisk institutt, Martin Lilleeng Sætra.

Havmodellen dekker hele norskekysten og kjøres daglig hos Meteorologisk institutt.

Bedre varsel for havstrøm og vannstand

– Utgangspunktet for at vi begynte arbeidet med en forenklet havmodell var ønsket om bedre varsler for havstrøm og vannstand, forteller førsteamanuensis og leder for matematisk modellering ved OsloMet, André Brodtkorb, som tidligere jobbet ved Meteorologisk institutt.

Den nye havmodellen er utviklet av Meteorologisk institutt i samarbeid Sintef i prosjektene GPU Ocean og havvarsel. Den gjør mye av det samme som tradisjonelle havmodeller, men den høye hastigheten gjør den nyttig til flere andre formål.

Det er blant annet mulig å gjøre flere simuleringer, og si mer om hvor sannsynlig et varsel er. Tradisjonelle prosessorer (CPU) bruker tre ganger så mye energi som skjermkort for å utføre samme operasjon.

Sætra forteller at Sveits er langt framme med teknologien. De har en egen værvarslingsmodell, «COSMO GPU», som er bygget på samme teknologi.

Samfunnsnytten er stor

Spillteknologi vil komme til å sette sitt preg på vær- og havvarsling i fremtiden.

– Det å kunne gjøre raskere beregninger underveis i en værhendelse og utelukke unødvendige parameter, gjør at dette fremskrittet er viktig og samfunnsnyttig, sier oseanograf Kai Christensen ved Meteorologisk institutt.

Den forenklede havmodellen har mange bruksområder utover det å forbedre varsling av vannstand og stormflo. På sikt vil den kunne brukes i søk- og redningsoppdrag, eller ved ulykker med fare for oljeutslipp i havet.

Egner seg under søk- og redningsaksjoner

Ved å bruke spillteknologi er den nye havmodellen i prinsippet tilgjengelig for alle med PC og et standard skjermkort.

Den egner seg bedre enn superdatamaskinene til å gjøre tidskritiske simuleringer, som under en søk- og redningsaksjon. Her kan den nye havmodellen kalibreres med helt rykende ferske observasjoner av reelle havstrømmer.

- Siden havstrømmene endrer seg dynamisk er det ingen som har et eksakt bilde av hvordan havstrømmene er til enhver tid. Vi jobber derfor aktivt med dataassimilasjon, det vil si statistiske teknikker for å bruke tilgjengelig data til å forbedre havmodellens nøyaktighet, sier forsker Håvard Heitlo Holm ved Sintef.

Publikum skal få spesialtilpasset varsel

Resultatene av prosjektet blir videreutviklet for blant annet havvarsel.no, hvor publikum etter hvert skal kunne sende inn sine egne observasjoner og få tilbake et spesialtilpasset varsel.

– Vi jobber målrettet mot publikumsinvolvering ved Meteorologisk institutt. Vi lager ikke produkter og serverer dem ferdige lenger, men er heller i aktiv dialog med sluttbrukeren om det endelige produktet forklarer Christensen.

Her ser vi hvordan den forenklede 2D-modellen analyserer havet ved å se på gjennomsnittet i et område i noen få lag, kontra den tradisjonell 3D-modellen hvor det tas det med et femtitalls lag og flere parametre enn det som trengs til hver enkelt beregning.

Meteorologisk institutt har flere andre forskningsprosjekter på gang som allerede jobber med å utnytte spillteknologi i hav- og værvarsling. De er blant de få i dag som har bygget modeller av vær og hav på skjermkort.

Referanse:

Murad Qasaimeh mfl.: Comparing Energy Efficiency of CPU, GPU and FPGA Implementations for Vision Kernels. IEEE, 2019.

Artikkelen er produsert og finansiert av Meteorologisk institutt

Meteorologisk institutt er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.