_ Supercomputerele strălucesc o nouă lumină asupra oceanului turbulențe

Pe măsură ce un val oceanic se lovește de o plajă, conține nenumărate vârtejuri și vârtejuri. Apa de mare formează modele complexe la fiecare nivel, de la valurile pe care surferii le prind până la ondulații prea mici și rapide pentru ca ochiul uman să le observe. Fiecare mișcare declanșează un alt set de mișcări, în cascadă prin straturi de apă.

Ceea ce este doar pitoresc pe o plajă este esențial pentru ca oamenii de știință să înțeleagă. Descrierea mai precisă a modului în care căldura se mișcă prin ocean ar putea ajuta oamenii de știință să dezvolte modele computerizate mai bune și mai precise ale climei Pământului. Înțelegerea turbulenței – mișcarea neregulată a fluidelor – în ocean i-ar ajuta pe cercetători să rezolve această problemă.

Oamenii de știință de la Universitatea din Cambridge și de la Universitatea din Massachusetts Amherst au folosit supercomputerul Summit de la Departamentul de Energie Oak Ridge Leadership. Computing Facility (OLCF) pentru a rula un nou model de turbulență oceanică. (OLCF este o facilitate pentru utilizatori DOE Office of Science.) Lucrarea este publicată în Journal of Turbulence.

Computerul a simulat un cub generic de 10 metri de apă oceanică. Deși nu pare foarte mare, doar această mică bucată de ocean este incredibil de complexă. Pentru a analiza modificările până la centimetru, programul simulează cubul de apă pe o rețea digitală. Acest cub digital a fost format din aproape 4 trilioane de puncte ale grilei.

Cu modelul, oamenii de știință au analizat modul în care turbulența influențează căldura care se deplasează prin apa de mare. În oceanul adevărat, soarele încălzește apa la suprafață. Apa rece se află pe fundul oceanului. Căldura se dispersează prin diferitele straturi de apă, dar nu este o serie de schimbări consistente sau mici. Apa este o combinație de zone relativ nemișcate și zone care se amestecă viguros din când în când. Incoerența turbulenței este unul dintre lucrurile care o fac atât de complicată.

Acest nou model a fost cea mai detaliată simulare a acestor procese de până acum. Anterior, computerele pur și simplu nu erau suficient de puternice pentru a gestiona straturi peste straturi de complexitate și pentru a captura mișcarea la o gamă largă de scări.

Pentru a face față acestor limitări, modelele anterioare au prăbușit toate acțiunile care se petreceau în diferite scări. părți de apă într-o măsură medie. În plus, au folosit o valoare scăzută a unui raport care este important pentru măsurarea turbulenței și a disipării căldurii în fluxurile oceanice realiste. Dar asta a încurcat schimbările individuale și efectele acestora.

În schimb, noul model a folosit o valoare mult mai mare a raportului și a arătat cum se produce turbulența în condiții realiste. Le-a permis oamenilor de știință să urmărească valul inițial de turbulență și apoi să îl urmărească până când acesta a dispărut. Noul model le-a permis, de asemenea, să mărească în diferite straturi pentru a examina detalii specifice.

Datele din aceste noi simulări provoacă unele teorii vechi despre turbulență. Anterior, oamenii de știință credeau că fluidele reci și cele fierbinți se amestecă unele în altele la aproximativ aceeași rată. Modelul sugerează că fluidele mai fierbinți se amestecă mai lent decât impulsul din turbulență.

Pe lângă îmbunătățirea modelelor climatice, aceste informații pot oferi o perspectivă asupra altor zone influențate de dinamica fluidelor. Poate ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine cum se răspândește poluarea prin apă sau aer. Acest lucru este important pentru oamenii de știință care lucrează pentru a ajuta comunitățile și ecosistemele afectate de poluare.

Cu supercomputerul Frontier și mai puternic disponibil acum la OLCF, oamenii de știință din acest proiect speră să-și extindă în continuare înțelegerea acest subiect complex. Valurile din ocean sunt frumoase, dar la fel sunt și datele care ne ajută să le înțelegem.

(Fluierul)