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Histoire des Modèles de Circulation Générale

Par edenoux — Dernière modification 12/11/2015 16:51
Histoire (succinte) des GCM - L'implication de supercalculateurs

Les informations précédentes sont suffisantes pour appréhender correctement une simulation obtenue par un GCM. Cependant, incertitudes scientifiques et problèmes technologiques sont deux écueils majeurs dans la conception d'un GCM, et l'histoire des modèles n'est qu'un défi constant face à ces deux problèmes. Etudions le document suivant :


évolution GCM
Evolution de la conception d'un GCM depuis 1970 (source : http://www.ipcc.ch/graphics.htm)


Les premiers GCM (au sens moderne du terme, à savoir informatique) ne sont apparus que dans les années 1970 grâce à l'avènement des premiers supercalculateurs performants, dont le CRAY est la figure emblématique.


Les connaissances scientifiques de l'époque (accélérées par les progrès fulgurants de l'aéronautique et des vols spatiaux) n'autorisent cependant que des premiers modèles atmosphériques "simples". Les années 1980 voient se multiplier les modèles disponibles, avec les premières modélisations océaniques et cryosphériques, ainsi que les premiers modèles de surface terrestre. Les premiers couplages atmosphère-surface terrestre interviennent alors grâce à l'amélioration des supercalculateurs. La photographie ci-dessous un est Cray 2 commercialisé en 1985. Ce fut le premier ordinateur à dépasser la puissance de 1 Gflop (1 Milliard de calculs en virgule flottante par seconde). La machine était équipée de 4 processeurs tournant à 250 MHz et pouvait adresser directement jusqu'à 4 Go de mémoire vive. Elle tournait sous Unix System V : UNICOS. Chaque processeur avait une puissance de 488 Mflops. Un programme utilisait les 4 processeurs afin d'obtenir une puissance totale de 1.7 Gflops. L'unité centrale en forme de colonne était entièrement immergée dans un liquide conducteur de chaleur et isolant électrique (fluorinert) pour assurer son refroidissement. Les colonnes transparentes visibles à gauche servaient à évacuer les bulles se formant dans le liquide entrant partiellement à ébullition au contact des circuits de l'unité centrale.


Cray 2.2 (1985)
cray2-2

 


Tout s'accélère dans les années 1990, tant au niveau scientifique (avec la multiplication des domaines modélisés) qu'au niveau technique (puissance des supercalculateurs. Les premiers AOGCM fonctionnels voient alors le jour. Mais cette performance accrue augmente paradoxalement les problèmes techniques : il devient nécessaire, pour soulager les supercalculateurs (et diminuer les temps de calculs, ou permettre plus de complexité dans les modèles) de les faire travailler en réseau. Le document suivant montre quatre images, prises au German High Performance Computing Center for Climate and Earth System Research (DKRZ), montrent quelques éléments du système informatique utilisé : plus d'une dizaine de supercalculateurs (soigneusement refroidis) mis en réseau par des kilomètres de câbles. Les données de simulation, très volumineuses, nécessitent à elles seules des sytèmes de stockage impressionnants, appelés "silos". Ainsi, Météo-France a déjà réalisé 2000 ans de simulations cumulées (avec différents scénari), soit 22600 h de calculs (cela représente 2 ans et demi !). Les données obtenues occupent 14000 Go d'espace disque !


Système informatique du DKRZ (source images : http://www.dkrz.de/dkrz/intro_s)
supercalculateur1 copie
supercalculateur2 copie
supercalculateur3 copie
supercalculateur4 copie

 

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