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MUDANÇAS CLIMÁTICAS
Supercomputação para combater as mudanças climáticas

Intel Core i7
2nd Gen Intel® Xeon® Scalable Processor

Tempo de leitura: 4 Minutos

A ClimEx desenvolveu simulações de altíssima precisão de eventos climáticos extremos ao redor do mundo. Os modelos da ClimEx permitem que cientistas prevejam com maior velocidade e precisão o momento e o trajeto de eventos climáticos.

Na primavera de 2019, uma enorme inundação atingiu a região leste do Canadá. As ruas viraram rios. Milhares de pessoas tiveram que ser retiradas do local e, quando retornaram às suas casas, encontraram tudo coberto por lama. Pesquisadores chamaram esse evento climático de uma “inundação de 100 anos”, pois a chance de um desastre desse porte ocorrer é de apenas um por cento a cada ano. Mas, em um mundo assolado pelas mudanças climáticas, essa estatística em breve poderá perder o sentido. Apenas dois anos antes, a mesma área sujeita a enchentes havia sido atingida por uma “inundação de 100 anos”.

Os cientistas preveem que enchentes catastróficas se tornarão mais comuns à medida que as mudanças climáticas continuam a aquecer o planeta e a alterar os padrões climáticos. As enchentes canadenses de 2017 e 2019 foram causadas por um crescente aumento na temperatura e por grandes nevascas, fatores que teriam piorado em razão de um clima mais quente.

Grandes inundações ocorridas recentemente fizeram com que pesquisadores e governantes ajustassem suas táticas: se as enchentes se tornarem a norma em algumas comunidades, como os danos oriundos desses desastres podem ser mitigados antes que aconteçam?

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O primeiro passo é o planejamento. E, para isso, é preciso ter uma noção razoável de quando e onde exatamente essas enormes inundações ocorrerão. É exatamente isso que o projeto ClimEx (Mudanças Climáticas e Extremos Hidrológicos) busca fazer. Com esse objetivo, ele desenvolveu modelos de altíssima precisão capazes de prever e simular o trajeto e a intensidade de futuras inundações catastróficas no Quebec e na Bavária.

ClimEx é um empreendimento cooperativo que reúne pesquisas meteorológicas e práticas de gestão de águas. Trata-se de uma colaboração entre instalações com supercomputadores, universidades e agências governamentais no Quebec, Canadá, e na Bavária, Alemanha, incluindo o renomado Leibniz-Rechenzentrum Supercomputing Centre (LRZ)

Mais de 50 entidades estão envolvidas no projeto ClimEx, inclusive professores universitários, climatologistas e representantes de agências governamentais. Cada grupo traz sua contribuição ao projeto: os cientistas oferecem os dados meteorológicos, o centro de supercomputação desenvolve os modelos, e os agentes governamentais criam planos para implementar os resultados.

O aspecto mais singular do projeto é o seu método para criar as complexas simulações meteorológicas usando a potente tecnologia de supercomputadores da Lenovo, um desafio encarado pelos pesquisadores da Ludwig-Maximilians-Universität (LMU), em Munique, em colaboração com o LRZ.

A supercomputação está relacionada ao processamento de problemas altamente complexos e envolvendo um enorme volume de dados, usando milhares de sistemas trabalhando em conjunto. Ao poder contar com este recurso de supercomputação, as equipes de pesquisadores do LRZ e da LMU conseguiram criar projeções meteorológicas com detalhamento e precisão sem precedentes. 

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No início, os pesquisadores do ClimEx compilaram milhares de dados meteorológicos históricos do Quebec e da Bavaria, além de projeções dos possíveis impactos das mudanças climáticas em cada localidade. Esses dados foram incluídos em sistemas de modelagem avançada executados em um dos sistemas do SuperMUC. A mais recente instalação, chamada SuperMUC-NG, foi construída em um cluster de servidoresThinkSystem SD650 servers, powered by Intel® Xeon® Scalable processors.

As simulações executadas nos supercomputadores do LRZ são muito mais avançadas do que os gráficos rudimentares que são mostrados na tv pelos meteorologistas de telejornal. Os modelos do ClimEx permitem que os cientistas prevejam com maior velocidade e precisão o momento e o trajeto de eventos climáticos, principalmente devido à elevada resolução espacial da simulação e sua capacidade de analisar milhares de pontos de dados simultaneamente.

Após executar cerca de 50 simulações para a Bavária e o Quebec, os pesquisadores obtiveram um total de 7.500 anos de dados climáticos por localidade. Os resultados foram inequívocos.

Entre 2080 e 2099, os modelos indicam aumentos de temperatura de até 8 °C durante o verão em algumas partes da Europa, e quedas de temperatura superiores a 12 °C em partes do Quebec durante o inverno. Eles também preveem que o Quebec e a Europa Central ficarão muito mais secos no verão, e mais úmidos no inverno.

Os pesquisadores do ClimEx apresentaram seus dados para representantes da Agência Ambiental da Bavária e do Centro de Especialização Aquática do Quebec durante dois simpósios realizados em 2017 e 2019. De posse desses resultados, além de poder avaliar melhor os riscos de inundações, os governos locais também podem começar a desenvolver métodos para mitigar seus impactos, como a construção de barragens e a prevenção da construção em áreas vulneráveis a enchentes.

É importante notar que os algoritmos e a tecnologia de mudanças climáticas desenvolvidos para executar essas simulações podem ser utilizados em outros locais, além dos estudados pelo ClimEx. Essas outras localidades poderão adaptar o sistema de modelagem, a fim de gerar previsões climáticas para suas próprias regiões e avaliar a probabilidade de uma gama de eventos climáticos extremos, como ondas de calor e incêndios florestais.

LRZ Servers
LRZ Servers
LRZ Background Servers

No entanto, há um aspecto irônico em tudo isso. Embora os modelos climáticos, como os desenvolvidos no âmbito do projeto ClimEx, sejam ferramentas essenciais na preparação para a devastação causada pelas mudanças climáticas, para que os centros de supercomputação funcionem, são necessárias quantidades imensas de energia – e capital. Alguns centros de supercomputação usam uma quantidade de energia aproximadamente igual à necessária para abastecer 13.500 residências anualmente.

 

Em vista disso, o LRZ está tomando medidas revolucionárias, para reduzir suas emissões relacionadas ao consumo de energia. Em 2012, o centro fez uma parceria com a Intel e a divisão x86 da IBM  (que, posteriormente, se transformou no Lenovo Data Center Group), para instalar o primeiro cluster x86 refrigerado a água em sua sede em Munique. Desde então, o LRZ instalou várias iterações desse sistema refrigerado a água, inclusive os primeiros sistemas da marca Lenovo Neptune® em 2018. As tecnologias Lenovo Neptune® reduziram o consumo elétrico do LRZ em até 30 por cento, ao mesmo tempo em que permitiram que o centro economizasse cerca de € 1,4 milhão anualmente, ou o equivalente a uma quantidade de energia suficiente para abastecer 3.650 residências alemãs durante um ano.

 

A Lenovo sabe muito bem que, para ser mais inteligente, é preciso ser mais consciente sobre o meio ambiente. Por isso, a empresa agiu para diminuir o uso de carbono em todos os aspectos do negócio, desde a produção e a manufatura até a distribuição e a logística.
 

Considerando apenas o período entre 2017-2018, a Lenovo reduziu seu consumo total de energia em mais de 2,5 por cento, ao implementar projetos de eficiência energética em suas operações e instalar soluções de energia renovável sempre que possível. Quando reduções diretas no consumo energético não são viáveis por razões técnicas ou econômicas, a empresa prioriza a energia renovável e compensações de carbono, a fim de equilibrar seu uso de energia.

 

A eficiência energética desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de novos produtos da Lenovo. Em vista de seus inúmeros esforços, recentemente, a Lenovo foi reconhecida como uma das 100 empresas mais sustentáveis do mundo. Enquanto as mudanças climáticas continuam a aquecer o planeta, forçando a humanidade a se adaptar, as próximas inovações terão de levar em conta justamente isso: o nosso futuro. 


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