Una simulación del planeta a partir del Modelo del Sistema Terrestre a Exaescala de Energía del DOE, uno de los modelos a gran escala incorporados en la Federación de Redes del Sistema Terrestre dirigida por los laboratorios nacionales Oak Ridge, Argonne y Lawrence Livermore del DOE. Crédito:LLNL, Departamento de Energía de EE. UU.
Earth System Grid Federation, una iniciativa de múltiples agencias que recopila y distribuye datos para proyecciones de primer nivel del clima de la Tierra, está preparando una serie de actualizaciones que harán que el uso de los datos sea más fácil y rápido, al tiempo que mejora la forma en que se conserva la información.
La federación, dirigida por el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía en colaboración con los laboratorios nacionales Argonne y Lawrence Livermore, es parte integral de algunas de las proyecciones más importantes, impactantes y ampliamente respetadas del clima futuro de la Tierra:las realizadas por científicos que trabajan con el Proyectos de intercomparación de modelos acoplados para el Programa Mundial de Investigación del Clima.
"Los datos de ESGF son sobre el futuro de la vida en la Tierra", dijo Hoffman. "Al proporcionar a los científicos un fácil acceso a la colección completa de modelos internacionales, ESGF les permite hacer las mejores conjeturas sobre la trayectoria futura de nuestro clima".
Una misión clave de ESGF es apoyar las necesidades de datos de los científicos que preparan las evaluaciones climáticas integrales del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas, que se publican cada seis o siete años. Los datos de ESGF respaldan los informes históricos del IPCC, como el reciente Sexto Informe de Evaluación, AR6, y los hallazgos de su grupo de trabajo. Los datos también informan los informes especiales del IPCC centrados en las vulnerabilidades climáticas, los escenarios de adaptación y las estrategias de mitigación.
Otro aspecto importante de la misión del ESGF es garantizar que la investigación científica sea transparente, colaborativa y reproducible, dado su impacto directo en la investigación climática mundial y su uso potencial en la toma de decisiones.
"Todos los datos del modelo del sistema terrestre que se incluyen en los informes del IPCC y todas las simulaciones climáticas más importantes de todo el mundo se almacenan en el ESGF y los servicios que brindamos los hacen accesibles", dijo Forrest Hoffman, líder de ESGF. y el grupo de Ciencias Computacionales de la Tierra en ORNL. "La federación pone los datos en manos de decenas de miles de investigadores que los analizan y comparan con datos de observación para actualizar constantemente nuestras mejores proyecciones del futuro".
En una nueva iteración del proyecto ESGF, los científicos computacionales están trabajando para mejorar el descubrimiento, el acceso y el almacenamiento de datos. El trabajo se basará en las últimas herramientas de software, recursos de computación en la nube, las supercomputadoras más poderosas del mundo y la Red de Ciencias de la Energía del DOE, o ESnet. ESnet actualmente permite velocidades de transferencia de 100 gigabits por segundo entre laboratorios nacionales y conexiones a universidades y centros de investigación nacionales e internacionales. Una actualización que se espera para fin de año impulsará las tasas de transferencia de ESnet hasta 400 Gbps.
"Desarrollaremos e implementaremos un sistema completamente nuevo, modernizado y ciberseguro para distribuir los datos de salida del modelo a la comunidad científica", dijo Hoffman.
La federación opera como una red de grandes nodos informáticos alojados en los Estados Unidos y otros 17 países, que funcionan en conjunto como un gran archivo de datos. ORNL, ANL y LLNL están trabajando para mejorar la confiabilidad y la escalabilidad del sistema, proporcionando un proceso de replicación de datos fluido que garantiza que la comunidad científica en general tenga acceso a los datos de todos los socios de ESGF. ORNL y ANL también albergarán una copia de seguridad doble de los más de 10 petabytes (y contando) de datos y modelos acumulativos de ESGF, aprovechando los sistemas informáticos de clase mundial alojados en los laboratorios.
Desarrollo de interfaces de usuario sólidas y archivos seguros y confiables
El proyecto de actualización de varios años ya ha replicado los datos existentes y proporciona los servicios informáticos y de almacenamiento necesarios para generar datos de forma dinámica para la comunidad de usuarios mientras construye nueva infraestructura y servicios. ESGF ha creado una hoja de ruta para guiar su trabajo de desarrollo.
ORNL aporta una experiencia sustancial con grandes centros de datos y modelado y simulación a gran escala a su papel de liderazgo en ESGF. El laboratorio alberga el Oak Ridge Leadership Computing Facility, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE cuyo sistema de computación a exaescala Frontier fue clasificado recientemente como el más rápido del mundo, así como el Instituto de Ciencias del Cambio Climático, que reúne a expertos en datos, modeladores y experimentadores. para acelerar la comprensión del cambio climático y sus impactos.
"ORNL se encuentra en la posición única de saber sobre big data y también sobre el clima y servir como anfitrión de centros de datos muy grandes y las interfaces que hacen que los científicos de todo el mundo puedan acceder fácilmente a esa información", dijo Hoffman.
El Argonne Leadership Computing Facility presta a la federación sus capacidades únicas, así como el sistema de gestión de datos de investigación Globus, operado para la comunidad de investigación por la Universidad de Chicago. Los servicios de Globus se utilizarán en el ESGF actualizado para la autenticación y para la indexación, el acceso y la replicación de datos.
"Los terabytes y petabytes generados por los modelos climáticos actuales requieren nuevos enfoques para la gestión y el análisis de datos", dijo Ian Foster, líder de ANL para el proyecto. "Permitiremos no solo una descarga más rápida de subconjuntos de datos, sino también análisis de datos previamente inviables en las supercomputadoras ANL y ORNL". ALCF es una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.
Lawrence Livermore también aporta una gran cantidad de conocimientos y capacidades de computación de alto rendimiento y centros de datos, tecnologías creativas y soluciones de software a ESGF, además de su experiencia como líder inicial de ESGF.
"Las actualizaciones harán que sea más fácil y rápido para los usuarios acceder a los datos que pueden ayudarnos a comprender mejor cómo será el clima en el futuro", dijo Sasha Ames, líder de LLNL para la federación. Nuevo informe busca garantizar la sostenibilidad de la energía hidroeléctrica en medio del cambio climático
