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CAMBIO CLIMÁTICO
Supercomputación para combatir el cambio climático

Intel Core i7
Procesador Intel® Xeon® Platinum

Tiempo de lectura: 4 minutos

ClimEx desarrolló simulaciones muy precisas de eventos meteorológicos extremos en todo el mundo. Los modelos de ClimEx permiten que los científicos predigan el tiempo y la ruta de los eventos meteorológicos con mayor velocidad y precisión.

En la primera mitad del año 2019, una inundación extrema golpeó la región este de Canadá. En las calles y rutas, el agua corría como ríos. Hubo miles de evacuados que, más tarde, volvieron y se encontraron con sus casas anegadas y llenas de lodo. A este evento meteorológico, los investigadores lo llamaron "la inundación de los 100 años", porque las probabilidades de que ocurra un desastre de este tipo es de solo 1% cada año. Pero, en un mundo arrasado por el cambio climático, esta estadística puede dejar de tener sentido pronto. Tan solo dos años antes, una "inundación de los 100 años" golpeó la misma área propensa a inundarse.

Los científicos predicen que las inundaciones catastróficas serán más comunes a medida que el cambio climático continúe calentando el planeta y afectando los patrones meteorológicos. Las inundaciones de los años 2017 y 2019 en Canadá fueron propiciadas por rápidos aumentos de temperatura y grandes tormentas de nieve durante la primavera, dos factores que se creen que empeoran con un clima en que las temperaturas medias son cada vez más altas.

Estas recientes inundaciones desastrosas hicieron que tanto los investigadores como los políticos recalibrasen sus tácticas: Si las inundaciones van a ser la norma en algunas comunidades, ¿de qué manera se puede mitigar la devastación antes de que ocurra?

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El primer paso es planificar. Para eso, tienes que tener una idea razonable de cuándo y dónde exactamente ocurrirán estas inundaciones extremas. El Climate Change and Hydrological Extremes Project (ClimEx) (proyecto sobre extremos hidrológicos y cambio climático) intenta hacer justamente eso. Este proyecto desarrolló modelos de alta precisión que pueden predecir y simular el curso y la ferocidad de una futura inundación catastrófica en Quebec y Baviera.

ClimEx es una empresa cooperativa que sintetiza la investigación meteorológica con prácticas de gestión del agua. Es una actividad de colaboración entre los centros de supercomputación, las universidades y las agencias gubernamentales de Quebec, Canadá, y Baviera, Alemania, incluido el centro de supercomputación Leibniz-Rechenzentrum (LRZ).

Más de 50 entidades participan de ClimEx, incluidos profesores universitarios, climatólogos y representantes de agencias gubernamentales. Cada grupo aporta algo diferente: los científicos proporcionan los datos meteorológicos, el centro de supercomputación desarrolla los modelos y las agencias gubernamentales crean planes para implementar los hallazgos.

El aspecto más extraordinario de este proyecto es el método mediante el cual crea las simulaciones meteorológicas utilizando la tecnología de supercomputación de Lenovo. De esta tarea, se ocupan los investigadores de Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) en Múnich, junto con el LRZ.

La supercomputación se refiere al procesamiento de problemas increíblemente complejos que incluyen infinidad de datos mediante miles de sistemas en tándem. Gracias al poder de sus vastos recursos de supercomputación, el equipo de investigación de LRZ y LMU pudo crear proyecciones meteorológicas de detalle y precisión sin precedentes. 

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Para empezar, los investigadores de ClimEx compilaron miles de datos meteorológicos históricos de Quebec y Baviera, así como proyecciones de los posibles impactos del cambio climático en cada ubicación. Estos datos se introdujeron en sistemas de modelado avanzados que se ejecutaron en uno de los sistemas SuperMUC. La instalación más reciente, llamada SuperMUC-NG, está construida sobre un clúster de servidores ThinkSystem SD650 de Lenovo con refrigeración líquida, con la tecnología de procesadores Intel® Xeon® Platinum.

Las simulaciones que se ejecutan en las supercomputadoras de LRZ son mucho más avanzadas que los gráficos rudimentarios proyectados detrás de los meteorólogos en televisión. Los modelos de ClimEx permiten que los científicos predigan el tiempo y la ruta de los eventos climatológicos con mayor velocidad y precisión, en gran parte debido a la alta resolución espacial de la simulación y su capacidad de analizar miles de puntos de datos en forma simultánea.

Después de ejecutar alrededor de 50 simulaciones para Baviera y Quebec, los investigadores obtuvieron un total de 7,500 años de datos climáticos por ubicación. Los hallazgos fueron contundentes. 

Entre 2080 y 2099, los modelos mostraron aumentos en la temperatura de hasta 8° C durante el verano en algunas partes de Europa y descensos de temperatura de más de 12° C en partes de Quebec durante el invierno. Los modelos también predicen que Quebec y el centro de Europa serán mucho más secos en el verano y más húmedos en el invierno.

Los investigadores de ClimEx presentaron sus datos a los representantes de la Agencia Medioambiental de Baviera y el Centro de Experiencia Hídrica de Quebec durante dos simposios, que se celebraron en los años 2017 y 2019. Con estos hallazgos, los gobiernos locales no solo pueden evaluar mejor los riesgos de inundación de sus regiones, sino también desarrollar métodos para mitigar el impacto, por ejemplo, construir diques y evitar el desarrollo inmobiliario en las áreas propensas a inundarse.

Es importante destacar que los algoritmos y la tecnología de cambio climático desarrollados para ejecutar estas simulaciones tendrán aplicaciones mucho más allá de las ubicaciones estudiadas por ClimEx. Otros lugares pueden adaptar el sistema de modelado para generar predicciones climáticas para sus propias regiones y evaluar las probabilidades de que sucedan diferentes eventos climatológicos extremos, como los incendios forestales y las olas de calor.

LRZ Servers
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Toda esta situación presenta una intrigante ironía. Si bien los modelos climatológicos como los desarrollados dentro del proyecto ClimEx son herramientas esenciales que nos permiten estar preparados para la devastación del cambio climático, los centros de supercomputación requieren enormes cantidades de energía, y de capital, para funcionar. Algunos centros de supercomputación utilizan, a grandes rasgos, tanta energía anual como la necesaria para abastecer 13.500 viviendas.

LRZ está tomando medidas revolucionarias para reducir sus emisiones de energía. En el año 2012, el centro se asoció con Intel y la división x86 de IBM  (que luego se convirtió en Data Center Group de Lenovo) para instalar el primer clúster x86 con refrigeración líquida en sus instalaciones de Múnich. Desde entonces, LRZ instaló varias iteraciones de ese sistema con refrigeración líquida, incluidos los primeros sistemas de marca  Lenovo Neptune®  en 2018. Las tecnologías de Lenovo Neptune  redujeron el consumo eléctrico de LRZ en hasta un 30%, lo que permitió que el centro ahorrara aproximadamente 1.4 millones de euros al año o suficiente electricidad para abastecer 3.650 hogares alemanes durante un año.

Lenovo sabe muy bien que, para ser más inteligente, hay que ser más ecológico. La empresa ha tomado medidas para reducir su huella de carbono en todos los aspectos del negocio, desde la producción y la manufactura hasta la distribución y la logística.

En tan solo el año fiscal 2017-2018, Lenovo redujo su consumo total de energía en más de un 2,5% mediante la implementación de proyectos con consumo eficiente de la energía en todas las operaciones y la instalación de soluciones con energía renovable donde fuese posible hacerlo. En las situaciones en que no es posible técnica o económicamente la reducción directa de energía, la empresa adquiere certificados de atribución de energía renovable y compensaciones de emisiones de carbono para lograr el equilibrio respecto del uso que hace de la energía.

La eficiencia energética desempeña un papel clave para Lenovo en el desarrollo de nuevos productos. Por sus múltiples iniciativas, Lenovo fue reconocida recientemente como una de las 100 corporaciones más sustentables del mundo. A medida que el cambio climático siga calentando el planeta y forzando a la humanidad a adaptarse, las futuras innovaciones tendrán que considerar justamente eso: el futuro. 


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