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Clima das megacidades ganha megarrede computacional

Inpe - 19/07/2010

Computação em grade

Pesquisadores de vários países da América do Sul, integrantes de um projeto para geração de previsões de qualidade do ar para megacidades, brevemente poder acessar remotamente recursos computacionais de alto desempenho (High-Performance Computing - HPC) localizados em diferentes instituições de pesquisa no continente.

A tecnologia utilizada na integração de diferentes recursos computacionais, conhecida como grid computing, ou computação em grade, pode ser aplicada a projetos que envolvam a execução de modelos numéricos processados em supercomputadores e clusters situados geograficamente em locais distantes, dentro e fora do País.

Pesquisadores situados em instituições sem recursos de computação de alto desempenho serão os principais beneficiários destas tecnologias.

Megacidades

O desenvolvimento da facilidade estava previsto no projeto South American Emissions, Megacities and Climate (Saemc) ou Emissões, Megacidades e Clima na América do Sul.

O projeto foi implementado pelo Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTec) e pelo Centro de Ciências do Sistema Terrestre (CCST), ambos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe/MCT), e pelo Centro de Modelamiento Matemático, da Universidade do Chile.

Além de ampliar a capacidade computacional dos grupos de pesquisa do Saemc, o engenheiro e pesquisador Eugenio Almeida, do CPTec, um dos responsáveis pela implementação do projeto, ressalta a vantagem de um portal acoplado a grades computacionais. "A centralização do acesso ao sistema permite otimizar o uso dos recursos computacionais por meio da definição de uma política de uso das mesmas", destaca.

A experiência no projeto Saemc propiciou o pedido de desenvolvimento de portais temáticos de previsões de tempo, clima e ambiental a serem acoplados a grade computacional do Sistema Nacional de Processamento de Alto Desempenho (Sinapad), que estabelece o uso compartilhado das diversas bases computacionais do País. A mesma tecnologia mostra-se também adequada ao novo sistema de supercomputação do Inpe.

Para o usuário, o portal traz facilidades na configuração e execução do modelo, além de gerar gráficos e elementos visuais dos resultados gerados. Em maio foi encerrada a primeira etapa do desenvolvimento das tecnologias de grade computacional e do portal do projeto Saemc. A infraestrutura computacional do projeto é composta por clusters localizados no Centro de Modelamiento Matemático, da Universidade do Chile, em Santiago, e no CPTec, em Cachoeira Paulista (SP), interligados às redes Reuna (Chile), RNP (Brasil) e Clara (América Latina).

Na próxima etapa do projeto, os pesquisadores usuários da rede detalham as necessidades de recursos e aplicativos que estarão à disposição no portal. O Saemc tem o apoio do Instituto Interamericano para Pesquisas de Mudanças Climáticas (IAI), e colaboração de 13 instituições de pesquisa da América do Sul, incluindo o Inpe e a Universidade de São Paulo (USP), do Brasil, entre outras do Chile, Argentina, Peru e Colômbia. O projeto tem ainda a participação da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), dos Estados Unidos.

Modelos climáticos brasileiros

As instituições de pesquisa que integram o Saemc vêm se capacitando desde 2006 para a geração de previsões e cenários de qualidade do ar para quatro metrópoles da América do Sul: Santiago, Buenos Aires, São Paulo e Rio de Janeiro.

A contribuição do Inpe envolve o desenvolvimento do modelo numérico Coupled Chemistry-Aerosol-Tracer Transport model coupled to the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (CCATT-Brams) e o fornecimento de previsões e dados (análises) para a América do Sul.

Estas análises serão utilizadas pelos grupos de pesquisa de outros países na configuração e execução do modelo CCATT-Brams, em sua nova versão, na escala de cidades para a previsão de qualidade do ar, incluindo ozônio e seus precursores.

Como contrapartida, estes grupos de pesquisa fornecerão os inventários de emissões de suas metrópoles, entre outros dados meteorológicos e de química da atmosfera, que aperfeiçoarão o modelo de qualidade do ar operacional no CPTec.

Hoje, o CPTec gera previsões diárias para até três dias, processando modelo com resolução de 30 quilômetros. Os gases incluídos nas previsões são monóxido e dióxido de carbono, óxido nitroso, além de partículas de aerossóis de queimadas e de emissões urbanas e industriais, ozônio e seus precursores.

Pretende-se ainda desenvolver pesquisas que avaliarão os possíveis impactos das emissões sobre a região das grandes cidades, de acordo com os diferentes cenários de mudanças climáticas apontados para a América do Sul. O Saemc tem ainda como objetivo fortalecer e ampliar a pesquisa e a capacidade de construção de redes de modelagem de Sistemas da Terra para as Américas.