Маккой из Университета Вайоминга возглавляет проект моделирования системы Земли с грантом Министерства энергетики США в размере 1 миллиона долларов

May 13, 2024

28 августа 2023 г.

28 августа 2023 г. — Понимание и прогнозирование глобальной окружающей среды имеют решающее значение для принятия обоснованных решений в сфере инфраструктуры, энергетики и сельского хозяйства. Чтобы понять и предсказать глобальную окружающую среду, необходимы глобальные модели.

Чтобы лучше решить эту проблему, Дэниел Маккой, доцент кафедры атмосферных наук Университета Вайоминга, рассматривает модели системы Земли (ESM) как основу для прогнозирования того, как Земля будет выглядеть в будущие десятилетия.

Маккой получил грант Министерства энергетики США (DOE) на сумму 998 587 долларов США на два года за свой проект под названием «Создание основы для энергетической экзамасштабной модели системы Земли следующего поколения (E3SM) в PROCEED (Центр оптимизации регрессии ансамбля возмущенной физики для оценки ESM и Разработка)." Грант начинается 1 сентября и заканчивается 31 августа 2025 года.

Это один из 14 исследовательских проектов в области чистой энергии, общий объем финансирования которых составил 33 миллиона долларов США от Министерства энергетики, как было объявлено 26 июля. Это финансирование, предоставляемое в рамках программы Министерства энергетики США по стимулированию конкурентных исследований (EPSCoR), предназначено для улучшения географического распределения федеральных фондов исследований и разработок и укрепления исследовательского потенциала в недостаточно обслуживаемых регионах страны. Финансируемые проекты будут охватывать ряд тем, включая интеграцию энергосистем, возобновляемую солнечную и ветровую энергию, а также передовое производство.

«Финансируемый Национальным научным фондомВерносуперкомпьютер вСуперкомпьютерный центр NCAR-Вайоминг штат Вайоминг, вложивший значительные средства, делает возможным такой вид вычислительной работы», — говорит Маккой. «Одним из основных компонентов этой работы является использование методов искусственного интеллекта и машинного обучения, чтобы сделать разработку новых ESM более эффективными и надежными. В Университете Вайоминга ученые, участвующие в PROCEED, взяты из Департамента атмосферных наук и Школы вычислительной техники».

Маккой объясняет, что ESM решают уравнения для прогнозирования ветра, дождя, облаков и температуры, а также других величин, в рамках сетки по всему миру. ESM были созданы многочисленными различными национальными и международными лабораториями, включая Министерство энергетики, с целью предложить действенные прогнозы изменчивости и изменений системы Земли. Кроме того, по его словам, ученые постоянно разрабатывают, совершенствуют и оспаривают ESM, сравнивая то, что они предсказывают, с тем, что видно с поверхности, самолетов и спутников, чтобы убедиться, что они могут обеспечить надежные прогнозы будущего.

«У ЕСМ тяжелая работа. Им нужно уметь рассчитать, как штормовые системы шириной в тысячу миль зальют нас дождем или обрушат ветром. В то же время капли в облаках размером менее миллиметра образуются на маленьких кусочках пыли и песка», — говорит Маккой. «То, как образуются капли в облаках, влияет на развитие этих штормов. ESM должны решать обе проблемы одновременно».

Маккой является главным исследователем (PI) проекта и будет сотрудничать с Дженнифер Грисволд, доцентом кафедры атмосферных наук и заведующей кафедрой Гавайского университета в Маноа. Габриэль Аллен, директор Школы вычислительной техники Университета Вашингтона, и Дана Колтон, доцент кафедры атмосферных наук Университета Вашингтона, будут со-разработчиками гранта.

Группа будет работать с учеными из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. Кроме того, в рамках гранта будет создана внешняя консультативная группа, в которую войдут ученые из Метеорологического управления Великобритании, Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, Института космических исследований имени Годдарда НАСА и Технологического университета Делфта.

PROCEED будет разрабатывать новые подходы для улучшения представления процессов в масштабах пыли и облачных капель в ESM и лучшего понимания того, как они отпечатываются на нашей планете, говорит он.

«Следующий крупный энергетический прорыв Америки может произойти из любой точки страны, и именно поэтому федеральные инвестиции в исследования и разработки должны достичь и принести пользу всем частям страны», - говорит министр энергетики Дженнифер Грэнхольм. «Финансирование, о котором мы объявляем сегодня, будет стимулировать инновации и создавать рабочие места в энергетике по всей стране».