Página traducida con IA

Esta página fue traducida utilizando inteligencia artificial (IA). El contenido puede contener imprecisiones o interpretaciones erróneas. Para uso oficial o crítico, consulte al administrador del sitio para confirmar la información.

28 de Marzo de 2022

ACTAS 001/2022 - Revisión 002

Reunión del Comité Científico del Modelo de Pronóstico del Océano, la Superficie Terrestre y la Atmósfera. El 28 de marzo de 2022, a las 9:00 h, representantes del INPE (Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales), el INMET (Instituto Nacional de Meteorología), la UFCG (Universidad Federal de Campina Grande), el CENSIPAM (Centro de Gestión y Operaciones del Sistema de Protección de la Amazonía), la USP (Universidad de São Paulo), el LNCC (Laboratorio Nacional de Computación Científica), la UFMS (Universidad Federal de Mato Grosso do Sul), la FAB (Fuerza Aérea Brasileña) y la MB (Marina de Brasil) se reunieron virtualmente para continuar el trabajo y las discusiones del Comité Científico del Modelo de Pronóstico del Océano, la Superficie Terrestre y la Atmósfera. Estas actas registran las actas de la reunión y recopilan la información publicada en el chat, como enlaces y otra información relevante para las discusiones mantenidas. Tras la apertura de la reunión, liderada por los coordinadores institucionales Saulo Freitas/INPE y Pedro Dias/USP, este documento se orienta de acuerdo con las directrices establecidas por Saulo Freitas durante su presentación.

Apertura

Saulo Freitas da la bienvenida a los participantes a la 7.ª reunión del Comité Científico de MONAN - Modelo para la predicción de los océanos, superficies terrestres y atmósfera. Enumera la agenda de la reunión, incluyendo el anuncio del investigador Gilberto Bonatti /INMET como nuevo miembro en representación de INMET en el Comité Científico (CC) de MONAN, la comunicación del investigador Gilvan Sampaio de la Coordinación General de Ciencias de la Tierra ( CGCT / INPE ), una retrospectiva de las acciones realizadas hasta la fecha y las que están en curso, la presentación del informe del subcomité de Procesamiento de Alto Rendimiento (PAD), el informe del subcomité de océanos y criosfera y el seminario del investigador Ariane Frassoni /INPE sobre las actividades del Grupo de Trabajo sobre Experimentación Numérica ( WGNE ) de la Organización Meteorológica Mundial ( OMM ).

Comunicación - Gilvan Sampaio/INPE

Saulo Freitas invita a Gilvan Sampaio a actualizar a los miembros del CC MONAN sobre los últimos avances relacionados con la prospección de recursos financieros para la implementación del proyecto MONAN.

Gilvan Sampaio agradece a Saulo Freitas y saluda a los miembros del CC. Comienza su presentación anunciando la prospección de un nuevo recurso para la renovación de la infraestructura de supercomputación del INPE y el desarrollo de MONAN, basado en un proyecto aprobado por FINEP , titulado "Renovación de la Infraestructura de Supercomputación del INPE y su aplicación en el avance de los pronósticos y el monitoreo del tiempo, el clima y el medio ambiente en el país". Menciona algunos de los objetivos del proyecto, como la expansión de la capacidad de supercomputación, la actualización del sistema de almacenamiento de datos, la infraestructura de soporte y una planta de generación de energía fotovoltaica asociada. Para MONAN, menciona la construcción del sistema de acoplamiento de modelado, que involucra todos los componentes del sistema terrestre, el desarrollo del sistema de operacionalización del modelo en el INPE y las instituciones asociadas en modo de producción para la escala de tiempo de horas, días, subestacional y estacional con dominio espacial global y regionalizado sobre Sudamérica y océanos adyacentes. Añade que el monto de los recursos es de R$200 millones, de los cuales R$60 millones serán para 2022, R$50 millones para 2023 y R$45 millones para 2024 y 2025. Estos recursos provienen del Fondo Nacional para el Desarrollo Científico y Tecnológico ( FNDCT ), que no está sujeto a contingencia y debe ejecutarse como ya ha sido aprobado. Informa que estos recursos ya están siendo aguardados. Añade que ya se ha establecido un comité para especificar la nueva supercomputadora, entre otras acciones. También añade que para el próximo año, se abrirá una línea específica para MONAN dentro del presupuesto del INPE. Explica que la idea es tener un programa específico de MONAN dentro del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico ( CNPq ), que debe negociarse para que los recursos financieros del INPE (el monto esperado es de R$ 5 millones) puedan transferirse a MONAN para otorgar becas en cualquier nivel y en cualquier lugar del país donde se pueda desarrollar el modelo (universidades e institutos de investigación en Brasil). Otra acción tomada se refiere a una reunión con el representante de la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo ( FAPESP ), en el ámbito de la investigación del cambio climático global. Como resultado de esta reunión, enfatiza que MONAN puede y debe presentarse como un proyecto temático (en el rango de R$ 30 millones). Informa que FAPESP ha ofrecido establecer alianzas con otras Fundaciones de Apoyo a la Investigación en otros estados (FAPES), también dependiendo de las alianzas de los miembros del CC de MONAN, como representantes en sus respectivos estados. Esto es importante ya que permitirá abrir convocatorias bilaterales (por ejemplo, FAPESP y FAPEAM)Además, existe la posibilidad de coordinación con otras organizaciones internacionales, como el Fondo Newton , entre otras. Estas acciones y la coordinación pueden permitir aumentar el presupuesto para el desarrollo de la MONAN. Se destaca que existen otras posibilidades para la prospección de recursos y que la coordinación comunitaria es fundamental. También se proporciona información sobre la Red Meteorológica Nacional, cuyo decreto está siendo revisado por la Casa Civil y se espera que se publique próximamente. Este decreto también es importante porque la MONAN es uno de los elementos centrales del desarrollo y la generación de pronósticos operativos.

Agenda 1 - Retrospectiva y acciones

Saulo Freitas agradece a Gilvan Sampaio por su comunicación. Iniciando la presentación de la Agenda 1, hace una retrospectiva de las reuniones realizadas en 2021. Recuerda que el CC fue establecido por el Director del INPE el 8 de abril de 2021, con la participación comunitaria como una de sus premisas fundamentales. Menciona algunas de las instituciones participantes como INPE, INMET, LNCC , INPA , CENSIPAM , Departamento de Control del Espacio Aéreo ( DECEA ), Ejército Brasileño EB , Marina Brasileña ( MB ) y varias universidades, entre sus 35 miembros actuales. Recuerda que ya se han realizado 6 reuniones del CC, así como 4 reuniones de subcomités (superficie, atmósfera, PAD y océanos y criosfera). Comenta sobre el Plazo de Apertura del Proyecto MONAN (TAP) dentro de la estructura organizativa del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación ( MCTI ), que fue aprobado por el INPE con una duración inicial de 10 años. También se menciona el desarrollo y la aplicación de MONAN como uno de los pilares de la planificación estratégica del INPE, el acuerdo con el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Medio Plazo ( CEPMPM ), a partir del cual será posible instalar una versión del Sistema Abierto Integrado de Previsiones ( OpenIFS ) como referencia para MONAN, además del acceso a las series de datos producidas por el centro, seminarios y formación. Asimismo, el acuerdo entre el INPE y el CEPMPM prevé el desarrollo conjunto de un sistema para la visualización de mallas no estructuradas.

Saulo Freitas menciona los esfuerzos realizados para la búsqueda de recursos financieros. Además de la noticia de Gilvan Sampaio, Saulo Freitas informa que el INPE destinará R$ 1,5 millones de su presupuesto a la adquisición de un sistema basado en una Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU) para el desarrollo de MONAN. Informa que esta máquina se adquirirá antes que la nueva supercomputadora, lo que debería facilitar la búsqueda del núcleo dinámico y la física para el desarrollo de los modelos de componentes de MONAN, no solo para el INPE, sino también para los centros regionales. También informa que se celebró una reunión con el Banco Central y que, si bien aún no se ha tomado una decisión, existe la posibilidad de financiar personal a través del Banco Central.

Saulo Freitas menciona, durante la retrospectiva de las acciones realizadas en 2021, la definición del nombre del modelo MONAN ( Modelo para la predicción Océano-Tierra-Atmósfera)**** , cuyo significado, en resumen, es "tierra sin males". Añade que Luiz Flávio desarrolló un logotipo para MONAN , un símbolo tupí-guaraní cuyo significado es la palabra unión. Menciona que el logotipo presenta los colores principales que representan los componentes del sistema Tierra (por ejemplo, el verde de los bosques y el marrón de la tierra y la arena en la superficie terrestre, el azul en la superficie del océano y el cielo en sus diversas tonalidades).

Saulo Freitas presenta detalles sobre los objetivos de la Acción CT-INFRA 2021 , en referencia a la comunicación de Gilvan Sampaio (título: "Renovación de la infraestructura de supercomputación del INPE y su aplicación para satisfacer las crecientes demandas de la sociedad brasileña de mejores pronósticos y monitoreo del tiempo, el clima y el medio ambiente"). Menciona que, entre los 7 objetivos, 3 están relacionados con MONAN:

Construcción y acoplamiento del sistema de modelado MONAN y pruebas de estabilidad, eficiencia y corrección de resultados;
Disponibilidad del código desarrollado en un área pública de libre acceso para la comunidad nacional e internacional;
Operacionalización del modelo comunitario del sistema Tierra MONAN en el INPE a escala global y regional para la predicción meteorológica.

Añade que el presupuesto total de la Acción CT-INFRA es de R$200 millones, de los cuales aproximadamente R$18 millones se distribuyen entre estos tres objetivos. Estos objetivos deben lograrse mediante la contratación de personas jurídicas, condición para la asignación de personal para el desarrollo del modelo. FUNCATE debe emitir una convocatoria pública que incluirá los requisitos de cualificación, el nivel de formación y la experiencia de los recursos humanos.

Saulo Freitas también comenta sobre las acciones que se están tomando para reorganizar el INPE en torno al programa MONAN. Menciona que es una tradición en el INPE tener varios grupos, cada uno con su propio modelo, y que en este tipo de organización, una dificultad es la comunicación. Menciona que la División de Modelado Numérico del Sistema Tierra ( DIMNT /INPE) se está organizando en torno al modelo MONAN y que los grupos se están reorganizando en torno a sus componentes, en lugar de organizarse por modelos. Dentro del ámbito del CGCT/INPE, enumera las divisiones y sus diversas actividades y atribuciones (por ejemplo, DIMNT, División de Sensores Satelital y Meteorológicos - DISSM , División de Observación de la Tierra y Geoinformática - DIOTG , División de Impactos, Adaptación y Vulnerabilidades - DIIAV y División de Pronóstico del Tiempo y el Clima - DIPTC ) en relación con el desarrollo de MONAN. DIMNT debe liderar el esfuerzo de modelado; DISSM debe liderar la producción de datos, principalmente para alimentar el sistema de asimilación de datos de MONAN; DIOTG debe proporcionar los datos necesarios para que MONAN sea el "gemelo digital de la Tierra" (p. ej., Trabajando hacia un gemelo digital de la Tierra ), en el sentido de que las predicciones de MONAN sean una representación realista del sistema terrestre; DIIAV debe encargarse de la representación de los cambios antropogénicos en la Tierra; DIPTC debe producir las predicciones numéricas de MONAN y ser el canal de comunicación con el CC a través de los informes de rendimiento del modelo en relación con las referencias utilizadas en su desarrollo. Dentro del ámbito del CGCT, los grupos se organizarán en macrogrupos (p. ej., atmósfera, océanos, PAD, etc.), y cada uno de estos macrogrupos corresponde a un subprograma de MONAN, con atribuciones específicas y un TAP.

Saulo Freitas concluye la primera agenda de la reunión, considerando la situación económica del país como un éxito relativo para el inicio del desarrollo de MONAN, lo cual es importante para la planificación estratégica del país. Invita a Pedro Dias a comentar.

Pedro Dias enfatiza la importancia de buscar apoyo financiero de la FAPES. Menciona que la reunión con la FAPESP demuestra que, sin un proyecto temático, será más difícil contar con un programa de financiamiento específico para el MONAN. También menciona las dificultades para buscar financiamiento de agencias tradicionales como el CNPq, cuya contribución actualmente es muy limitada a los programas nacionales. Concluye afirmando que los recursos están disponibles en la FAPES y que es fundamental establecer vínculos entre ellas.

Saulo Freitas agrega que la subcomisión de superficie liderada por Antônio Manzi ya tiene alguna coordinación con el grupo de Santa Maria/RS para crear un proyecto temático.

Enio Souza pregunta a Pedro Dias y Saulo Freitas sobre la documentación necesaria para preparar una propuesta. Comenta que ya existe cierta experiencia entre la FAPE de su región y la FAPESP. Pedro Dias responde que el documento enviado a la FINEP podría utilizarse porque contiene mucha información sobre MONAN. Enio Souza pregunta sobre la página del proyecto donde se puede encontrar toda la información sobre el proyecto MONAN. Saulo Freitas responde que aún no ha sido posible crear una página debido a las diversas articulaciones que se están realizando en el proyecto, además de la coordinación de DIMNT en el INPE. Añade que existe una página de DIMNT, pero que aún no hay una página para MONAN. Enio Souza sugiere que Fabielle Alves podría recopilar la documentación y enviarla por correo electrónico a los líderes de los subcomités.

Agenda 2 - Informe del Subcomité PAD

Luiz Flávio comienza su presentación comentando las pruebas iniciales realizadas con los núcleos dinámicos que se están verificando para su uso en MONAN. Luiz Flávio informa que existen dos grupos dentro del subcomité PAD. El primero, formado por los miembros nativos del INPE: Luiz Flávio, Roberto Souto, Denis Eiras , Eduardo Khamis y Carlos Renato , y el segundo, formado por miembros transversales. Informa que el grupo ha celebrado reuniones semanales con el fin de organizar todos los aspectos relacionados con la infraestructura de software para el desarrollo de MONAN. Informa que se ha creado una página en GitHub y que se eligió esta plataforma por ser adecuada para las necesidades de desarrollo del modelo (una plataforma abierta que permite a todos los miembros que quieran desarrollar o verificar el código). Menciona que la página contiene los estándares que se están desarrollando y aplicando en los desarrollos, como los criterios para la elección del núcleo dinámico, el estándar de desarrollo, etc., además de la descripción de las tareas de cada grupo del subcomité PAD (p. ej., codificación y pruebas). Añade que, actualmente, estos estándares se están definiendo y que algunos ya están bien definidos, con la colaboración de miembros nativos y transversales.

Luiz Flávio presenta el flujo de desarrollo de MONAN . Informa que este flujo ya se está aplicando y que la metodología de desarrollo se basa en el método ágil (p. ej., Scrum) .(aún no definido). Añade que se debe realizar capacitación en esta área y que estos cursos están incluidos en el presupuesto del modelo. Todos los involucrados en el desarrollo de MONAN deben participar en la capacitación, no solo el subcomité PAD. Enfatiza que la participación de todos es importante porque esto debería mejorar las articulaciones necesarias para el desarrollo técnico del modelo. Respecto al flujo de desarrollo del modelo, explica que existe un repositorio principal y que cada desarrollador puede crear una rama (es decir, una rama de código) para llevar a cabo sus propios desarrollos. Desde esta rama, con sus desarrollos completados, el desarrollador realiza una solicitud de extracción (es decir, una solicitud de entrega del código) que se enviará a un subgrupo de revisión de código. Este subgrupo, de acuerdo con el documento normativo pertinente a la estandarización de código, lleva a cabo la etapa de revisión. Si se encuentran problemas relacionados con la escritura del código, se contacta al desarrollador que realizó la solicitud de extracción y el subgrupo lo orienta según la complejidad de los cambios. En la siguiente etapa, el subgrupo de pruebas de software, de acuerdo con el documento normativo correspondiente al estándar de pruebas, realiza las pruebas de funcionamiento necesarias. Luiz Flávio explica que, en esta etapa, el software se somete a pruebas que indican si produce los resultados esperados. Una vez aprobado en la etapa de pruebas, el siguiente paso es activar el subgrupo PAD, que, de acuerdo con el documento normativo correspondiente al procesamiento de alto rendimiento, realiza las pruebas y evaluaciones necesarias. En esta etapa, el desarrollador también puede ser requerido para realizar intervenciones en su código, dependiendo de la complejidad de sus desarrollos. Con la aprobación de los desarrollos propuestos, el subgrupo PAD activa el subgrupo de control de versiones de código, que, a su vez, consolida las modificaciones en el repositorio principal del modelo y crea una versión candidata. Esta versión candidata se entrega al departamento de operaciones del centro, que realizará las pruebas operativas del código. Luiz Flávio enfatiza la importancia de estas pruebas, ya que es en esta etapa donde el código se probará en modo de producción y entorno operativo, lo cual difiere de las pruebas realizadas en las etapas anteriores. Una vez que la versión candidata a lanzamiento se ha probado en un entorno operativo, se consolida como una versión del modelo. Esta es la versión estable que la comunidad MONAN puede utilizar para aplicaciones y otros desarrollos. Además de la versión estable del código, también puede haber versiones de desarrollo que la comunidad pueda utilizar y probar. Luiz Flávio destaca que, además de los subgrupos involucrados en el flujo de desarrollo del código MONAN, existe una gestión central que supervisará todas las etapas del proceso de desarrollo. En esta primera etapa del trabajo,El equipo del PAD está trabajando con códigos de otros proyectos, pero el interés es tener el núcleo dinámico de estos proyectos pero con la física que ya se ha desarrollado en el país.

Luiz Flávio comenta sobre el proceso de elección del núcleo dinámico del modelo. Dice que se estableció una metodología objetiva basada en criterios de calidad, funcionalidad, confiabilidad, usabilidad, eficiencia y mantenibilidad. Destaca que, en relación con la funcionalidad, el Grupo de Evaluación del Modelo, liderado por la investigadora Ariane Frassoni , debe establecer qué fenómenos y casos serán reproducidos por MONAN. Los demás criterios están siendo aplicados por el grupo PAD. Añade que la evaluación de la mantenibilidad del código es más avanzada, y que esta evaluación indica el grado de facilidad con la que es posible modificar el código. Argumenta que estos criterios son importantes para ser evaluados debido a la característica comunitaria del modelo, que debe involucrar a muchas personas y que el código debe ser comprensible para todos. La metodología y los resultados de las evaluaciones se pueden encontrar en https://github.com/monanadmin/monan/wiki . Otros aspectos destacados por Luiz Flávio involucran portabilidad y confiabilidad. Con respecto a estos aspectos, Luiz Flávio destaca la necesidad de que el código desarrollado pueda ejecutarse en CPU ( AMD , Intel ), unidad de procesamiento gráfico (GPU), máquinas híbridas (que combinan el uso de CPU y GPU) y máquinas vectoriales (p. ej., TSUBASA ). Además, también se están verificando los requisitos del software, es decir, si el código funciona con MPI , MPICH , oneAPI , OpenMP , OpenACC , etc. Siguiendo con el tema del software, también hay compiladores que se pueden usar con los códigos, es decir, NEC , Intel , NVIDIA / PGI , GNU y destaca que Intel, NVIDIA y GNU son abiertos y que la prioridad es evaluar los códigos con estos compiladores. Para los problemas de eficiencia y confiabilidad, informa que se evaluaron los modelos Global Eta Framework ( GEF ), Finite-Volume Cubed-Sphere Dynamical Core ( FV3 ) y Model for Prediction Across Scales ( MPAS ). Todos los códigos fueron compilados y ejecutados para las evaluaciones. Entre los modelos mencionados, el modelo MPAS tiene la puntuación más alta.

Luiz Flávio invita a Roberto Souto a su parte de la presentación. Antes de comenzar, Roberto Souto responde a la pregunta de Haroldo Fraga sobre si existe la intención de probar el uso de procesadores con la arquitectura ARM (Advanced RISC Machine ). Luiz Flávio responde que la idea es probar con todos los procesadores disponibles en el mercado y menciona que la arquitectura ARM es un competidor importante. Añade que aún no hay una máquina con esta arquitectura disponible para realizar pruebas, pero que se podrían realizar algunas pruebas en máquinas de Fujitsu y NEC.

Roberto Souto comienza su presentación mencionando las pruebas realizadas con los modelos MPAS y FV3 en un clúster proporcionado por Dell y en la supercomputadora Santos Dumont en LNCC . Roberto Souto menciona que el código MPAS utilizado está disponible en GitHub y que este código se utilizó en las pruebas. Agrega que no se utilizó la versión estable más reciente ( 7.3 ) porque la versión estable anterior ( 6.3 ) es la compatible con GPU. Menciona que hay una rama de la versión 7.x en desarrollo para GPU y que aún no es estable. Las pruebas se realizaron para simular la atmósfera utilizando procesamiento de GPU e instrucciones OpenACC. Los datos utilizados para las pruebas variaron en resolución horizontal, entre 120 y 10 km. Agrega que en las pruebas se midió el consumo de memoria para cada resolución espacial. En las pruebas, menciona que hubo una limitación de utilizar solo un nodo y que esta limitación se está verificando. Respecto a las pruebas realizadas, considerando la parte atmosférica de los modelos con 30 km de resolución horizontal y 56 niveles verticales (que requiere 92 GB de memoria), presenta comparaciones entre la ejecución del código con solo CPUs y con CPUs y GPUs combinadas. Respecto a las configuraciones de los entornos de prueba, menciona que se utilizó el cluster Dell Rattler y la supercomputadora Santos Dumont. El cluster Rattler cuenta con dos particiones, la primera configurada con 2 CPUs Intel Xeon Gold 6334, con 16 núcleos y 250 GB de RAM cada una y 4 GPUs NVIDIA A100 PCIE (PCIE es un protocolo de comunicación) con 40 GB de memoria; la segunda configurada con 2 CPUs AMD EPYC 7543, con 32 núcleos y 250 GB de memoria cada una y 4 GPUs NVIDIA A100 SXM4 NVLINK (NVLINK es un protocolo de comunicación más rápido que PCIE) con 40 GB de memoria. Se utilizó la supercomputadora Santos Dumont de la partición Sequana, configurada con dos CPU Intel Xeon Gold 6252 de 24 núcleos y 188 GB de RAM cada una, y cuatro GPU NVIDIA V100 SXM2 con 32 GB de memoria. Roberto Souto menciona que la cantidad de RAM de las GPU es una característica importante para la ejecución de los modelos. Respecto a los resultados (Tabla 1), comenta que el tiempo de ejecución del modelo probado fue mayor en las pruebas que consideraron solo el uso de CPU, y que el mejor rendimiento se obtuvo con el clúster Rattler con procesadores AMD. Respecto a las pruebas con GPU, que tuvieron un mejor rendimiento (es decir, menor tiempo de ejecución) en comparación con las CPU, menciona que los procesadores NVIDIA fueron los mejores, también en el clúster Rattler (los resultados de la prueba pueden verse a partir del minuto 50'50" del video de la reunión).

Tabla 1 - Benchmark del modelo MPAS-A (30KM_L56, atmósfera) utilizando CPU y GPU en el clúster Rattler y la supercomputadora Santos Dumont.

Dividir	Arquitectura	Clasificación del MPI	Tiempo(s)
GPU Rattler	Procesador Intel Xeon 6334	CPU: 16	12.00
GPU Rattler	GPU A100-PCIE	GPU: 4	1.48
Cascabel xe8545	Procesador AMD EPYC 7543	CPU: 16	9.14
Cascabel xe8545	GPU A100-SXM4	GPU: 4	1.10
SdumontSequana	Procesador Intel Xeon 6252	CPU: 16	15.28
SdumontSequana	GPU V100-SXM2	GPU: 4	2.14

Roberto Souto explica que las pruebas iniciales se realizaron para ejecuciones cortas y se midió el paso de tiempo de la dinámica del modelo, sin considerar la radiación. Explica que estas pruebas iniciales se realizaron así porque la llamada de radiación no ocurre en el mismo paso de tiempo que la llamada de dinámica del modelo cuando el procesamiento se realiza mediante CPU y GPU. Añade que solo la dinámica se ejecuta en GPU. Saulo Freitas le pregunta a Roberto Souto cuál es el paso de tiempo de la dinámica MPAS-A probada. Roberto Souto le informa que es de 180 segundos.

Roberto Souto, en relación con el código FV3, informa que Eduardo Khamis/INPE realizó pruebas similares, basándose en el código disponible en el repositorio de GitHub . Indica que las pruebas se realizaron utilizando los sistemas (modelos) Sistema para la predicción de alta resolución en dominios terrestres a locales ( SHiELD ) y la aplicación meteorológica de corto alcance UFS ( UFS-SRWA ). En las pruebas iniciales, informa que, durante el uso del contenedor SHiELD en los clústeres de Dell, se presentaron problemas de ejecución, los cuales se están investigando.

Saulo Freitas agradece la presentación y felicita al grupo de computación científica por el trabajo realizado y abre el piso para que los demás integrantes realicen sus preguntas.

Luciano Pezzi comenta los esfuerzos iniciales con el núcleo dinámico del modelo atmosférico y pregunta sobre los planes para abordar el componente oceánico de MONAN. Comenta que la elección del modelo para el componente oceánico ya debe estar más avanzada, pero que tiene dudas sobre la escalabilidad y la adaptación de este componente a las pruebas computacionales que se están realizando con el componente atmosférico. Agrega que tiene dudas sobre si los códigos para el componente oceánico ya están en el mismo nivel de desarrollo y prueba que el componente atmosférico. Concluye diciendo que si MONAN es un modelo del sistema terrestre, el desarrollo de sus componentes debe estar sincronizado y que se necesita una estrategia para ello. Otra pregunta es sobre qué tipo de acoplador se utilizará y que también es necesario contar con un profesional en informática dedicado a esta tarea, quien también debería ayudar a dirigir los esfuerzos de desarrollo del componente oceánico de MONAN.

Luiz Flávio comenta que ha estado en contacto con NVIDIA, quienes han acordado poner a disposición su equipo de desarrollo para lo que sea necesario en el desarrollo de MONAN. Menciona que NVIDIA contrató a un exinvestigador del Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas ( NCAR ) para unirse al equipo de desarrollo de la compañía, que se centra en aplicaciones similares a MONAN. Añade que esta estrategia de la compañía es importante para apoyar al equipo de desarrollo de MONAN y que también debería ayudar en el desarrollo de la parte oceánica del modelo. Por otro lado, comenta que aún desconoce qué acoplador se utilizará.

Haroldo Fraga aporta a la discusión diciendo que la proximidad con otros equipos de desarrolladores, ya sean de otros modelos o de NVIDIA, debería ayudar al CC de MONAN a identificar las partes que necesitan ser desarrolladas y también debería ayudar a identificar a las personas que deberían trabajar en determinados desarrollos.

Pedro Dias comenta que el Modelo Modular Oceánico ( MOM ) ha incorporado algunas características del Modelo Híbrido de Coordenadas Oceánicas ( HYCOM ), y que este debería ser un modelo candidato para representar el componente oceánico de MONAN. Añade que, dado que el modelo MOM es desarrollado por el NCAR, esto también debería facilitar la elección del modelo para el componente oceánico.

Saulo Freitas argumenta que debería haber una lista de prioridades para ayudar al CC de MONAN en sus decisiones. En este orden de prioridades, menciona que, en primer lugar, MONAN debe cumplir con los requisitos físicos necesarios y a las escalas de interés para el proyecto; en segundo lugar, la elección de la arquitectura computacional; y en tercer lugar, la forma en que se realizará el acoplamiento entre los componentes del sistema terrestre. Comenta que, tras las discusiones del subcomité de océanos y criosfera, el grupo debe decidir el sistema de modelado que se utilizará según las necesidades de representación de la física que se desea resolver y a las escalas de interés. Añade que, en su opinión, el sistema de acoplamiento es un problema tecnológico y que debe discutirse para que los componentes puedan comunicarse armoniosamente dentro de MONAN.

Agenda 3 - Informe del Subcomité sobre Océanos y Criosfera

Saulo Freitas invita a Ronald Buss a presentar una presentación sobre los debates en el subcomité de océanos y criosfera. Buss comienza su intervención mencionando la criosfera y la estacionalidad de las capas de hielo del Ártico y la Antártida, procesos importantes que deben comprenderse. Menciona que, actualmente, existe consenso en que es mejor trabajar con el área de hielo que con su extensión, ya que es una variable que no depende del tamaño de la malla del modelo y se estima mediante satélites. En modelos de circulación oceánica, Brasil cuenta con varios grupos con experiencia repartidos por todo el país, centrados en procesos específicos (p. ej., procesos estuarinos, procesos de plataforma, transporte y dispersión de hidrocarburos o sedimentos). En cuanto a la modelización, desde una perspectiva climática, señala que el número de grupos dedicados a este tema es aún menor. Informa que, para la primera reunión de su grupo, intentó reunir a estos grupos y añade que también invitó a algunos investigadores de Argentina, pero que aún no han podido participar. Menciona que, entre los investigadores brasileños, participaron alrededor de 40 investigadores. Añade que hubo un retraso en la celebración de esta primera reunión debido a la necesidad de aclarar las prioridades de ejecución de este componente para MONAN.

Ronald Buss informa sobre los principales temas discutidos en la primera reunión del subcomité de océanos y criosfera. Entre los participantes de esta primera reunión, destaca la participación de grupos del INPE, Universidad Federal de Río de Janeiro ( UFRJ ), Red de Observación y Modelado Oceanográfico ( REMO ), Instituto Oceanográfico de la USP ( IOUSP ), Universidad Federal de Maranhão ( UFMA ), Petrobrás , Universidad Federal de Santa Catarina ( UFSC ), Universidad Federal de Río Grande ( FURG ) y MB. Otros representantes de universidades cuyos profesores no pudieron asistir también participaron en la reunión (Universidad Federal de Pernambuco ( UFPE ), Universidad Federal de Espírito Santo ( UFES ), Universidad Federal de Paraná ( UFPR ) y otras universidades). En cuanto a los temas discutidos durante la reunión del subcomité, se menciona la necesidad de trabajar con foco en procesos y variables en múltiples escalas de tiempo y espacio, la importancia de los modelos de olas, el consenso en el concepto de Modelo de Sistema Terrestre Comunitario ( CESM ) del NCAR que ejecuta el modelo MOM6 (menciona la experiencia del grupo liderado por el investigador Paulo Nobre /INPE), en la integración de los esfuerzos del Decenio de los Océanos , en la necesidad de contar con un sistema acoplado de asimilación de datos, en el aspecto multiescalar en un modelo global y regional, en la formación de recursos humanos, en quiénes serán los clientes del modelo y en el desarrollo de un cuestionario para evaluar prioridades.

Saulo Freitas, después del informe de Ronald Buss, invita a los demás miembros del CC de MONAN a la discusión.

Afonso Paiva comenta sobre la posibilidad de realizar una presentación sobre la concepción, la experiencia, los logros y los desafíos de REMO. Ronald Buss agradece el comentario de Afonso Paiva y menciona que existe la intención de que las reuniones del subcomité de océanos y criosfera siempre comiencen con un seminario sobre los diversos temas tratados en el subcomité. Comenta que la experiencia de REMO es fundamental para el desarrollo de las actividades del subcomité. Saulo Freitas añade que es importante que esta presentación de REMO se realice en el marco de la reunión del Comité Ejecutivo de MONAN y que es necesario que los grupos de modelado atmosférico y oceánico mantengan una comunicación más estrecha.

Luciano Pezzi agradece a Ronald Buss por el informe sobre la reunión realizada por el subcomité de océanos y criosfera. Aprovecha la oportunidad para reforzar la representación de algunos grupos dentro del subcomité y menciona la participación de los grupos representados por el investigador Clemente Tanajura / UFBA y los investigadores Carlos Lentini / UFBA y Luiz Felipe Mendonça / UFBA. Luciano Pezzi, además del informe de Ronald Buss, enumera algunos de los desafíos del subcomité de océanos y criosfera, a saber: las olas y la retroalimentación con la capa límite atmosférica y el papel de las olas en la mezcla de la capa límite oceánica y menciona al investigador Alexander Babanin del Laboratorio de Ingeniería Natural del Océano ( NOEL ) como colaborador y su papel en el desarrollo de este tema junto con el modelo MOM. Agrega que la asimilación de datos también es uno de los desafíos a abordar en las actividades del subcomité y que la interacción con el equipo del subcomité de asimilación de datos será necesaria. Comenta que una de las cuestiones a abordar es cómo se debe hacer la asimilación en el acoplamiento entre el océano y la atmósfera, ya sea por separado, es decir, en cada componente por separado, o de manera acoplada, es decir, en ambos componentes acoplados.

Pedro Peixoto, vía chat, pregunta si el modelo MPAS-Ocean se consideró en las discusiones del subcomité de océanos y criosfera. Saulo Freitas, quien también participó en la reunión del subcomité, responde que esta versión del modelo no se consideró en las discusiones iniciales del subcomité. Saulo Freitas aprovecha la pregunta de Pedro Peixoto para sugerir que el subcomité de océanos y criosfera también considere este modelo en sus discusiones.

João Gerd informa que el subcomité de asimilación de datos, que él dirige, también está considerando el componente oceánico en las discusiones. Añade que, si bien se percibe que la atmósfera es el componente principal de las discusiones, este componente se está considerando en la estrategia de desarrollo delineada por el subcomité. Menciona que existe una alineación con Clemente Tanajura en cuanto a las discusiones sobre el tema e incluso hay planes para acercar su trabajo al CPTEC, con el fin de promover la integración entre los grupos de trabajo de atmósfera y océano en el tema de asimilación de datos. Ronald Buss comenta que también conversó con los investigadores Natália Ruddorf (INPE) y Luiz Sapucci (INPE) sobre la asimilación de datos satelitales sobre el océano. También comenta sobre el uso de datos observacionales de acuerdos institucionales en estudios de validación de modelos, que es una actividad rutinaria, y el uso de estos datos en el ámbito de las actividades operativas, algo que no está bien establecido en el INPE. Añade que Luiz Sapucci ya ha mantenido conversaciones con el MB para que los datos de los acuerdos institucionales también se puedan utilizar en este contexto. Luciano Pezzi también comenta la información proporcionada por João Gerd, afirmando que el intercambio de experiencias es importante y que está dispuesto a discutir los diferentes aspectos de la asimilación de datos con este subcomité.

Luciano Pezzi comenta sobre su experiencia en asimilación de datos con el Filtro Kalman de Transformada de Conjunto Local ( LETKF ) y el costo computacional asociado con él. Menciona experiencias pasadas en el uso de LETKF y las incertidumbres y posibilidades con respecto al uso de algoritmos de asimilación de datos para el componente oceánico de MONAN. João Gerd comenta sobre el trabajo desarrollado en asimilación de datos por el investigador Clemente Tanajura y cómo el subcomité de asimilación de datos puede aprovecharlo. También menciona la integración del modelo MOM6 con el sistema Joint Effort for Data assimilation Integration ( JEDI ) y cómo estas experiencias se pueden integrar y utilizar para el desarrollo de MONAN.

Joaquim Costa comenta sobre su trabajo en el área de meteorología espacial y cómo esta área puede relacionarse con la verticalización de modelos meteorológicos y las interacciones entre la atmósfera neutra y la ionizada. Saulo Freitas añade que las discusiones del CC de MONAN deben incluir aspectos del espacio exterior y que es necesario incorporar a más representantes de esta área para mejorar las discusiones. Joaquim Costa añade que se está trabajando para realizar un taller con investigadores que trabajan con la verticalización de modelos.

Saulo Freitas invita a Flávia Pinheiro a comentar la presentación de Ronald Buss. Flávia Pinheiro argumenta que el componente oceánico podría no requerir un esquema de asimilación de datos muy complejo, como lo demuestra la experiencia de Luciano Pezzi. Menciona que el modelo HYCON utiliza el sencillo esquema de interpolación óptima , que ha mostrado buenos resultados. Los modelos atmosféricos requieren esquemas más complejos que requieren mayor potencia computacional, como los basados en conjuntos, debido a los rápidos cambios atmosféricos. Esto requiere la actualización de las matrices de covarianza de los modelos, que pueden calcularse a partir de los miembros del conjunto. Otros esquemas, como 4DVar , también requieren un modelo adjunto y su actualización, lo que aumenta la complejidad de la asimilación de datos. Flávia Pinheiro añade que la asimilación de datos acoplados en los modelos océano-atmósfera representa un gran desafío, que este tema sigue siendo objeto de investigación y que es necesario mejorar la interacción entre los grupos de investigación y desarrollo en las áreas de modelado atmosférico y oceánico.

Afonso Paiva comenta sobre modelado oceánico y asimilación de datos. Afirma que el sistema de asimilación de datos que utiliza en su grupo de trabajo es incluso más sencillo que el de REMO. Enfatiza que cuando se afirma que los resultados obtenidos con el esquema de asimilación de datos de REMO son buenos, significa que son adecuados para los objetivos establecidos por REMO, es decir, la predicción a corto plazo. Enfatiza que el modelo oceánico debe considerarse al mismo nivel de importancia que el modelo atmosférico, no solo en términos de complejidad, sino también en términos de objetivos. Añade que, de la misma manera que se busca el mejor modelo, también se debe buscar el mejor sistema de asimilación de datos. Añade que los modelos MOM y HYCOM también cuentan con sistemas de asimilación de datos y que pueden considerarse en este proceso, apuntando no solo a los mismos objetivos que REMO, sino también a los nuevos objetivos que establecerá MONAN.

João Gerd argumenta que el sistema de asimilación de datos a elegir depende de los tipos de datos que se utilizarán en el proceso de asimilación. Flávia Pinheiro comenta que una posibilidad son los sistemas basados en conjuntos y que los sistemas variacionales podrían ser más complejos en el futuro. Luciano Pezzi comenta que su experiencia con LETKF no fue mala, pero que simplemente no logró el rendimiento esperado. Carlos Bastarz, vía chat, añade que la decisión sobre el tipo de sistema de asimilación de datos a adoptar depende de los tipos de observaciones que se asimilarán y que los sistemas más simples no son necesariamente peores que los más robustos, como los variacionales, sino que cumplen con aplicaciones específicas.

Pedro Dias comenta que la escala de tiempo que debe considerarse en el océano y la atmósfera es un factor importante, y que el acoplamiento entre ambos depende de este factor. Argumenta que las predicciones de MONAN se aplican al sistema terrestre, es decir, no solo al océano ni a la atmósfera. Añade que, debido a estos factores, es muy difícil determinar cuál es el mejor o el peor sistema. Añade que el sistema a elegir debe ser el más viable para ciertas aplicaciones, y que los sistemas basados en conjuntos son más atractivos.

Haroldo Fraga comenta que un sistema de pronóstico operacional, como el previsto para MONAN, debe tener un sistema de asimilación de datos y que este debe ser dominado por los desarrolladores. Agrega que cuando un nuevo tipo de observación está disponible, el equipo debe poder incluirlo en el proceso de asimilación de datos. Cita el ejemplo del Modelo de Plasmasfera-Ionosfera SUPIM de la Universidad de Sheffield para predecir la dinámica de la ionosfera que funciona con el método de empuje (Relajación Newtoniana), que fue uno de los primeros esquemas de asimilación de datos en establecerse. Con respecto a los resultados presentados por Roberto Souto, cuestiona si las pruebas se realizaron sin la radiación del modelo. Luiz Flávio responde que la radiación utilizada en el modelo MPAS es el Modelo de Transferencia Radiativa Rápida para GCM ( RRTMG ) y que aún no se ha portado a las GPU y que NVIDIA ha estado trabajando en esto.

Otros asuntos

Saulo Freitas comenta con Gilberto Bonatti sobre la necesidad de discutir el MONAN en el ámbito del INMET y llevar las necesidades y requisitos del INMET para discusión en el CC.

Ariane Frassoni presenta brevemente un estudio de los grupos de asimilación de datos notificados a la OMM sobre los tipos de sistemas operativos de asimilación de datos oceánicos en uso (válido para el año 2017). Menciona que existe un proyecto liderado por el ECMWF que busca comprender los errores sistemáticos de los modelos asociados con la inicialización oceánica. Añade que se puede encontrar más información sobre este proyecto en el sitio web del WGNE.

Pedro Dias comenta sobre la calidad de los debates que se han llevado a cabo durante las reuniones del CC. Indica que el número de participantes en el CC aún es reducido en relación con los requisitos ya establecidos para el desarrollo de MONAN, pero que se espera que, a medida que se realicen los debates y avances, se involucre a más personas. Menciona que el tema de la asimilación de datos acoplados es aún nuevo y que debería ser posible incluir a más personas, especialmente durante la formación del personal en los programas de posgrado. Añade que el tema de la asimilación de datos es importante y que los programas de pregrado aún no están completamente preparados para formar a los estudiantes en esta área. En este sentido, comenta que también es función de los miembros del CC preparar a sus estudiantes para que puedan trabajar en esta área.

Haroldo Campos anuncia un minicurso sobre asimilación de datos que se ofrecerá durante la segunda semana de julio de 2022.

Acciones para la próxima reunión

Solicitar a Fabielle Alves que envíe la documentación del MONAN (proyecto enviado a la FINEP) para que los líderes de las subcomisiones puedan reunir la información necesaria para sus discusiones con FAPES;
Identificar las necesidades de desarrollo de los componentes del modelo y las posibilidades de colaboración con otros equipos de desarrollo (es decir, otros modelos y empresas como NVIDIA);
Presentación del investigador Afonso Paiva sobre la historia, actividades, estrategias y experiencia de REMO en el modelado para el CC MONAN;
Proponer la inclusión de otros representantes del clima espacial para colaborar en las discusiones entre la atmósfera superior y la inferior;
Presentación de la investigadora Ariane Frassoni sobre las actividades del WGNE/WMO.

Archivos adjuntos