_ Studiul CyberShake folosește supercomputerul Summit pentru investighează pericolele de cutremur

Cercetătorii de la Centrul Statewide California pentru Cutremur, sau SCEC, dezvăluie misterele cutremurelor utilizând modele de calcul bazate pe fizică care rulează pe sisteme de calcul de înaltă performanță de la Laboratorul Național Oak Ridge al Departamentului de Energie . Descoperirile echipei vor oferi o mai bună înțelegere a pericolelor seismice din Golden State.

Bazandu-se pe mai mult de un deceniu de experiență, CyberShake Study 22.12 este cel mai mare set de simulări de cutremur realizat vreodată de SCEC. Studiul a fost realizat pe supercomputerul Summit al Oak Ridge Leadership Computing Facility. OLCF este o facilitate pentru utilizatori DOE Office of Science situată la ORNL.

CyberShake 22.12 a folosit modele actualizate ale structurii Pământului și noi metode de calcul pentru a perfecționa simulările de mișcare a solului în bandă largă (0–20+ Hz) pentru cutremure. Scopul echipei este de a reduce incertitudinile în estimările actuale privind pericolele de cutremur pentru California. Cutremurele mari provoacă cele mai multe daune, dar se întâmplă și mai puțin frecvent, ceea ce face evoluția lor mai dificil de studiat.

„Estimările precise ale forței și duratei mișcărilor solului viitoare ale cutremurelor sunt esențiale pentru înțelegerea pericolelor seismice”, a spus Philip. Maechling, dezvoltator de software CyberShake și director asociat pentru tehnologia informației la SCEC. „Ne-am bazat pe datele observaționale istorice pentru a ne ajuta să estimăm ce niveluri de scuturare sunt posibile, dar nu există suficientă observație a mișcării solului în apropierea falii pentru nevoile actuale sau viitoare.”

CyberShake generează pericol seismic. modele prin încorporarea unei game vaste de date seismice existente. Folosind metoda de analiză probabilistică a hazardului seismic, CyberShake estimează mișcările intense ale solului pe care un anumit sit este probabil să le experimenteze în viitor. Aceste estimări sunt încorporate în hărțile de pericole regionale și utilizate pentru a informa oamenii de știință, inginerii civili și publicul cu privire la riscurile de cutremur.

Pentru a calcula modelul de pericol CyberShake 22.12, echipa lui Maechling a folosit Pegasus, un sistem de management al fluxului de lucru conceput de cercetare. directorul Ewa Deelman și echipa ei de la Universitatea din California de Sud sau USC, Institutul de Științe Informaționale. Echipa lui Maechling a condus în mod continuu o colecție diversă de locuri de muncă la Summit timp de 10 săptămâni. Pegasus a gestionat automat 2,5 petaocteți de date, ceea ce este egal cu aproximativ 500 de miliarde de pagini de text tipărit standard, inclusiv un transfer automat de 70 de terabytes în arhiva USC.

CyberShake folosește o listă actualizată a tuturor erorilor active în California și un model de viteză seismică 3D pentru a descrie structura Pământului în California de Sud. Combinația regiunii de peisaj montan și văi pline de sedimente provoacă variații mari în distribuția geografică a mișcărilor puternice ale solului produse de cutremure de magnitudine mare.

Echipa lui Maechling a actualizat codurile pentru CyberShake 22.12 pentru a modela mai precis rupturile de cutremur. și să includă mișcări ale solului de frecvență mai mare. Echipa a simulat mișcări ale solului în bandă largă pentru 620.000 de cutremure în 335 de locații din California de Sud.

CyberShake folosește informații detaliate despre structura Pământului din modele de defecțiuni și modele de viteză seismică cu modelare computațională bazată pe fizică pentru a produce informații despre unde puternice tremurături. este cel mai probabil să apară. Această metodă s-a dovedit a fi mai precisă decât metodele anterioare care se bazau pe observație, care erau mai simple, mai puțin costisitoare din punct de vedere computațional și mai puțin precise.

De la începutul proiectului, echipa lui Maechling a realizat valoarea colaborării în mai multe discipline științifice, inclusiv geofizică, inginerie civilă și informatică. CyberShake integrează știința și tehnologia din aceste domenii adaptând cele mai bune date disponibile în modele bazate pe fizică ale scoarței active a Pământului. Datele CyberShake sunt publice și sunt oferite altor cercetători și utilizatori finali în diferite formate pentru a se potrivi nevoilor acestora.

Echipa a prezentat rezultatele CyberShake 22.12 la reuniunea anuală SCEC din 2023 din Palm Springs, California.

Rezultatele anterioare ale CyberShake s-au dovedit benefice pentru public. De exemplu, U.S. Geological Survey a folosit date din simulările din 2020 pentru a informa Programul național de reducere a riscurilor de cutremur în 2023. În plus, Consiliul pentru Siguranța Seismică a Clădirilor și Societatea Americană a Inginerilor Civili au folosit rezultatele CyberShake în recomandările actualizate ale codului de construcție pentru California de Sud în 2020.

Este prea devreme pentru a determina ce impact va avea CyberShake 22.12, dar Maechling anticipează evoluții similare din acest cel mai recent studiu. Colaborarea CyberShake lucrează activ pentru a dezvolta un nou model de pericol seismic care utilizează o metodologie consecventă pentru statul California.

„Putem depune multă muncă pentru a produce informații utile despre pericolele seismice fără a aștepta următorul cutremur mare”, a spus Maechling. „Obiectivul nostru principal este să folosim calcularea de înaltă performanță pentru a produce informații precise despre pericolul seismic, care promovează siguranța publică.”

(Fluierul)