大好時機,超級計算機升級成功預測火山爆發

2017 年秋天,地質學教授 Patricia Gregg 和她的團隊剛剛在 Blue Waters 和 iForge 超級計算機上建立了一個新的火山預測建模程序。 與此同時,另一個團隊正在監測厄瓜多加拉帕戈斯群島塞拉內格拉火山的活動。 厄瓜多項目的一位科學家,科爾蓋特大學的丹尼斯蓋斯特聯繫了格雷格,接下來發生的事情是 2018 年 6 月塞拉內格拉火山噴發發生前五個月的偶然預測。

這種新的建模方法最初是在 iMac 計算機上開發的,它成功地再現了 2008 年阿拉斯加奧克莫克火山的意外噴發,已經引起了人們的關注。Gregg 的團隊,來自伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校和國家超級計算應用中心,想要為了測試該模型的新高性能計算升級,Geist 的 Sierra Negra 觀測顯示了即將爆發的跡象。

「Sierra Negra 是一座表現良好的火山,」成功努力的新報告的主要作者格雷格說。 「這意味著,在過去噴發之前,這座火山已經顯示出我們預期會看到的所有噴發跡象,例如地面膨脹、氣體釋放和地震活動增加。這一特徵使 Sierra Negra 成為我們升級模型的一個很好的測試案例。」

然而,研究人員說,許多火山並不遵循這些明確的模式。 預測火山爆發是火山學中的一項重大挑戰,而開發定量模型來幫助解決這些更棘手的情況是 Gregg 和她的團隊工作的重點。

在 2017-18 年的寒假期間,Gregg 和她的同事通過新的超級計算模型運行了 Sierra Negra 數據。 他們於 2018 年 1 月完成了運行,儘管它旨在作為測試,但它最終為了解 Sierra Negra 的噴發周期和評估未來噴發的潛力和時間提供了一個框架——但還沒有人意識到這一點。

「我們的模型預測,包含 Sierra Negra 岩漿房的岩石的強度將在 6 月 25 日至 7 月 5 日之間的某個時候變得非常不穩定,並可能導致機械故障和隨後的噴發,」同時也是 NCSA 教員的格雷格說. 「我們在 2018 年 3 月的一次科學會議上提出了這個結論。在那之後,我們忙於其他工作,沒有再看我們的模型,直到丹尼斯在 6 月 26 日給我發簡訊,要求我確認我們預測的日期。Sierra Negra 「在我們最早預測的機械故障日期後一天爆發。我們被嚇倒了。」

研究人員表示,儘管它代表了一種理想的情況,但該研究顯示了將高性能超級計算融入實際研究的力量。 「這種升級模型的優勢在於它能夠不斷吸收多學科的實時數據並快速處理它,以提供類似於天氣預報的每日預報,」前伊利諾伊州研究生、該研究的合著者 Yan Zhan 說。學習。 「這需要火山預報界以前無法獲得的大量計算能力。」

將活動部件安裝到位以生成具有這種強度的建模程序需要高度多學科的方法,而 Gregg 的團隊在與 NCSA 合作之前無法使用這種方法。

「在預測機械故障所需的數值多物理場分析和高性能計算方面,我們都說同一種語言——在這種情況下是火山岩漿房,」NCSA 的技術助理主任 Seid Koric 說,一項研究機械科學與工程教授,該研究的合著者。

憑藉 Koric 的專業知識,該團隊表示,他們希望將人工智慧和機器學習納入預測模型,以幫助使用標準筆記本電腦和台式電腦工作的研究人員使用這種計算能力。

研究結果發表在《科學進展》雜誌上。

Geist 是美國國家科學基金會的項目主任,也是科爾蓋特大學的地質學教授。 邁阿密大學的 Falk Amelung; 厄瓜多 Geofísico Escuela Politecnica Nacional 學院的 Patricia Mothes; 加州理工學院的張雲軍也為這項研究做出了貢獻。

美國國家科學基金會、NASA 和 NCSA 支持這項研究。

有所作為:贊助機會

故事來源:

材料 由…提供 伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校新聞局. 由 Lois Yoksoulian 原創。 注意:內容可能會根據樣式和長度進行編輯。

資訊來源:由0x資訊編譯自SCIENCEDAILY,版權歸作者所有,未經許可,不得轉載
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