Supercomputadoras: “La poderosa herramienta para la predicción del tiempo”
Anteriormente, vimos cómo los modelos numéricos son capaces de simular la realidad y representar la condición actual de la atmósfera e incluso de los próximos días. Pero, ¿Es fácil correr un modelo numérico?
La teoría del caos: Un lío entre ecuaciones y nubes
Seguramente habrás escuchado decir que el simple aleteo de una mariposa podría desencadenar un huracán al otro lado del mundo. Pues, según la teoría del caos, cada aleteo genera minúsculas perturbaciones en el aire que, en conjunto, crea un efecto dominó que podría generar fuertes vientos. ¿Quién hubiera pensado que una simple y tierna mariposa fuera capaz de desatar un gran desastre?. Si bien, este es un ejemplo un tanto exagerado, es una buena forma de entender cómo funciona la atmósfera de nuestro planeta.
La atmósfera se comporta como un fluido al igual que el agua. El aire se mueve, se traslada, se escabulle e interacciona con el aire de otros lugares. Si imaginamos que tomamos un pedacito de aire cerca de nosotros, podríamos preguntarnos ¿Cómo llegó hasta ahí? Pues es probable que miles de pedazos de aire alrededor de él lo hayan impulsado hasta llegar a nosotros, por lo que para entender cómo funciona nuestra pequeña porción de aire también debemos entender cómo se comportan los pedazos de aire vecinos a él.
En 1910, un aficionado a la meteorología llamado Lewis Fry Richardson llevó este ejemplo a otro nivel; nada más y nada menos que a la totalidad de la atmósfera de nuestro planeta, y entendió que para predecir el tiempo de un determinado lugar se debería analizar la atmósfera de la zona vecina a él. Calculó cientos de fórmulas matemáticas para crear la primera predicción del tiempo, que lamentablemente fue desacertada con un margen de error muy alto. ¿Cómo lograr una predicción más precisa?, se preguntó.
¡Analizando la atmósfera de todo el mundo a la vez!
Inmediatamente buscó un mapa, comenzó a trazar una cuadrícula sobre él e imaginó a miles de personas calculando fórmulas matemáticas a la par, cada una de ellas a cargo de una pequeña sección del mundo.
¡Serían miles y miles de personas haciendo cálculos cada 3 horas!
Si bien su idea era algo descabellada, Richardson fue visionario, pues lo que estaba describiendo en ese entonces era cómo funcionaría una supercomputadora en el futuro.
De líneas de código a tormentas: El rol de las supercomputadoras
Uno de los grandes obstáculos que tuvo Richardson al momento de crear su pronóstico fue la falta de personas que lograran hacer cálculos matemáticos para todo el mundo. Recordemos que esa no era una época de crowdsourcing o redes sociales.
Entonces, ¿Cómo lograr hacer miles y miles de ecuaciones de la atmósfera?
Con la llegada de los primeros computadores, el sueño que tuvo alguna vez Richardson, se comenzaría a hacer realidad. Ya no era necesario tener a miles de voluntarios con habilidades matemáticas, ahora una máquina podría hacer ese trabajo por ellos. Sin embargo, no cualquier computador sería capaz de resolver todas las complejas ecuaciones para todo el mundo. Esta es una tarea para algo más que un computador… es una tarea para un Supercomputador!
Y así, durante los años 50’s, se realizó la primera predicción meteorológica en el primer supercomputador del mundo: “ENIAC” (Electronic Numerical Integrator And Computer), quien abrió las puertas a la predicción meteorológica tal como la conocemos hoy en día.
Desde lo pequeño a lo colosal
Para hacernos una idea del superpoder que tienen las supercomputadoras, hagamos un análisis de la mejor computadora gamer del mercado. Si la comparamos con la actual supercomputadora “Kairos” de la Dirección Meteorológica de Chile (DMC), entenderemos que para lanzar una simulación regional, nuestro computador gamer se demoraría un día entero en procesarlo, mientras que Kairos lo haría tan sólo en una hora.
Ni hablar de la supercomputadora más grande del mundo para la predicción meteorológica hasta la fecha: “Cray XC40” del Servicio Meteorológico Nacional del Reino Unido (Met Office). Lanzar una simulación para esta máquina es pan comido, pues tan solo demoraría 1 minuto.
Supercomputadoras meteorológicas en Chile
Durante la década del 2000 se comenzaron a realizar las primeras simulaciones de modelos numéricos en la DMC. Sin embargo, durante aquellos años aún no se poseía la tecnología suficiente para correr una simulación, por lo que se corrían en servidores del extranjero.
Muy pronto las supercomputadoras marcarían la historia y, a partir del año 2004, un pequeño supercomputador apodado como “Tornado” fue la admiración para la modelación numérica.
Después de unos años, a partir del año 2012, “Puelche” fue la segunda gran sensación. Su nombre proviene del mapudungun, que significa “gente del Este”, nombre que comúnmente es empleado para describir un fenómeno meteorológico denominado “viento puelche”, referente al viento del Este seco y cálido proveniente de la Cordillera.
Desde el 2016, llegó “Mawen” para continuar su legado. Su nombre también proviene del mapudungun y su significado es “agua de lluvia”. Y llegamos a la actual supercomputadora que utiliza la DMC: “Kairos”, su nombre proviene del griego y significa “un lapso de tiempo en donde algo importante sucede”. Muy similar al significado de “tiempo” en meteorología.
La gran batalla contra la obsolescencia
Un tema bastante cierto es que incluso las supercomputadoras tienen un tiempo limitado de vida. Se vuelven menos eficientes y menos capaces en comparación a las nuevas tecnologías que emergen cada año. “Tornado”, por ejemplo, fue utilizado por 8 largos años, pero el paso del tiempo hizo necesaria su renovación.
Puesto que comprar supercomputadores cada un par de años es algo costoso y poco eficiente, se optó por la planificación de arriendos regulares de supercomputadoras para mantenerse al día con las últimas tecnologías y capacidades de procesamiento. Esto le permite a la Dirección Meteorológica de Chile mantenerse en la vanguardia de calidad y rendimiento, en términos de supercomputadoras. Bien pensado, ¿No?
La historia de “Kairos” pronto llegará a su fin, no obstante, el mundo tecnológico nunca se detiene y con cada final llega un nuevo comienzo.
Pronto daremos la bienvenida a un nuevo supercomputador que se unirá a nosotros durante el próximo año 2024. Este hito marcará una nueva era de poder computacional y ampliará las posibilidades que esta herramienta nos ofrece. Permitirá realizar simulaciones meteorológicas y climáticas a nivel regional de forma mucho más detallada y en un período más corto de tiempo.
Sin duda, esta nueva herramienta desempeñará un papel crucial en la predicción del tiempo en una sociedad cada vez más vulnerable a eventos meteorológicos extremos. ¿Cuál será su nombre en esta ocasión? Manténganse atentos que les contaremos de su llegada!
Escrito por: Francisca Rubina. Editado por: Diego Campos. Periodista: Paz Galindo. Figuras: Francisca Rubina.
Información de esta publicación
- Historia de las supercomputadoras: https://www.aemet.es/documentos/es/conocermas/recursos_en_linea/publicaciones_y_estudios/publicaciones/Fisica_del_caos_en_la_predicc_meteo/11_Supercomputacion.pdf
- Modelos numéricos de predicción meteorológica (Met Office): https://www.metoffice.gov.uk/research/approach/modelling-systems/unified-model/weather-forecasting
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