Le competenze dei ricercatori Cineca nell’ambito delle previsioni meteorologiche e climatologiche riguardano cinque fronti principali:
- Gestione e amministrazione di sistemi computazionali complessi, come quelli del supercalcolo;
- Gestione di codici in ambiente supercalcolo: parallelizzazione, ottimizzazione, profiling e debugging;
- Conoscenza dei modelli previsionali dal punto di vista informatico, per quanto riguarda la loro configurazione e il loro corretto funzionamento;
- Gestione di servizi ad alta frequenza ed elevata criticità di utilizzo in ambienti di supercalcolo;
- Gestione, elaborazione e postprocessing di grosse moli di dati.
Il servizio erogato da Cineca per le previsioni meteorologiche si basa su una efficiente e robusta infrastruttura tecnologica ed operativa che, per mantenere un alto livello di affidabilità, è stata impostata su soluzioni specifiche.
Maggiori informazioni sono disponibili sulle pagine del sito che si occupano dei servizi erogati da Cineca in ambito Meteo
Il workflow operativo
Per la gestione del servizio meteo, i ricercatori di Cineca hanno progettato e sviluppato una catena operativa ad hoc, ovvero un flusso di comandi, un workflow, completamente automatizzato, dove l’intervento dell’uomo risulta occasionale e necessario solo in casi di criticità. Il workflow esegue una serie di comandi che gestiscono le diverse fasi del flusso ovvero la pre-elaborazione dei dati di input, l’esecuzione dei modelli previsionali, la post-elaborazione dei dati di output e infine la loro archiviazione per l’elaborazione successiva.
La catena operativa è stata integrata perfettamente con diverse tipologie di sistemi operativi (generiche distribuzioni Linux e sistemi IBM AIX), ha una gestione automatica degli incidenti e risolve in completa autonomia gran parte dei problemi che si possono presentare.
Per diminuire ulteriormente il tasso di fallimento, un secondo sistema di calcolo è stato configurato per eseguire le stesse operazioni del sistema principale, in modalità “mirroring”. Le varie istanze della catena installate sui due diversi sistemi sono del tutto indipendenti e operano simultaneamente, garantendo un’alta affidabilità del servizio.
Tutte le istanze della catena operativa sono eseguite in modalità automatica con una pianificazione periodica delle procedure fondamentali al servizio. Ogni sistema è configurato con dispositivi e servizi ridondati per garantire High Availability (HA), cioè un’alta disponibilità e affidabilità del servizio stesso.
Per Arpae e Protezione Civile Cineca gestisce diverse catene operative:
- Cosmo-5M: Integrazione numerica del modello previsionale denominato COSMO, con un passo di griglia orizzontale di 5 km a copertura dell'area mediterranea; la procedura include due corse al giorno (00 e 12 UTC) di assimilazione di 18 ore (inclusa la ripetizione delle ultime 6 ore della corsa precedente) e due corse al giorno (00 e 12 UTC) di previsione a 72 ore.
- Cosmo-I2: Integrazione numerica del modello previsionale denominato COSMO, con un passo di griglia orizzontale di 2.2 km a copertura del territorio nazionale italiano, la procedura è eseguita due volte al giorno a partire dai dati 00 e 12 UTC, la procedura include due corse al giorno (00 e 12 UTC) di previsione a 48 ore.
- SWAN-MED-ITA-RE: La procedura operativa Med-Ita-Re, finalizzata alla previsione dello stato del mare, utilizza l'analisi e la previsione del vento prodotte dalmodello Cosmo-5M per prevedere l'evoluzione del moto ondoso marino con il modello SWAN fino a 72 ore. La procedura viene eseguita una volta al giorno a partire dai dati delle 00 UTC e include le seguenti fasi:
- Fase Med-Ita, Mare Mediterraneo con un passo di griglia di (1/20)°;
- Fase Re, composta dall’integrazione simultanea del modello su cinque aree geografiche a ridosso delle coste italiane, con un passo di griglia di (1/120)°.
Questi catene operative utilizzano oltre 1000 core dei supercomputer, e i dati finali vengono resi disponibili entro due ore dalla ricezione dei dati di input.
Inoltre vengono fornite ingenti risorse di calcolo per la gestione delle altre catene operative:
- LAMI-ENDA: produzione di frequenti analisi della situazione meteorologica attuale e previsioni a brevissimo termine, facendo anche uso di osservazioni satellitari e radar mediante tecniche di ensemble data assimilation. La procedura ogni giorno è costituita da circa 30 istanze, in parte simultanee, di esecuzione di procedure analoghe alla fase a 2,2 km frazionate in corse di 3-18 ore di durata, distribuite lungo tutto l'arco della giornata.
- LAMI-ENS: procedure operative finalizzate alla previsione probabilistica mediante tecniche di ensemble forecasting (esecuzione contemporanea di diverse simulazioni con configurazioni perturbate). E’ costituita dall'esecuzione giornaliera di 20 corse analoghe alla fase di previsione a 2,2 km utilizzando i dati delle 21 UTC.
Queste due procedure hanno a disposizione circa 130 nodi in dedicato (4680 cores) su due cluster differenti, e non hanno tempi di attesa durante la sottomissione dei job.
