Contesto

Il continuo sviluppo e la costante implementazione di modelli del sistema terrestre (ESM – Earth System Models) sono cruciali per fronteggiare le complesse sfide che la società deve affrontare nel contesto del cambiamento climatico. Al tempo stesso, è in costante crescita anche la richiesta di una più rapida e completa disponibilità di dati climatici necessari per definire le politiche di adattamento e mitigazione.

Gli ESM includono numerose scale temporali e un’ampia gamma di requisiti computazionali, stabiliti dai vincoli temporali per la soluzione, dalla durata della simulazione, dalla risoluzione spaziale e temporale e dalla maggiore complessità dei processi rappresentati e delle interazioni tra i fattori che compongono il sistema climatico.

Queste sfide possono essere affrontate sfruttando l’integrazione delle soluzioni di intelligenza artificiale negli ESM e solo con i sistemi computazionali ibridi avanzati pre e full exascale.

Obiettivi

L’obiettivo dello spoke 4 è la creazione di un framework interdisciplinare che integri componenti della più avanzata modellistica del sistema terrestre, per fornire alla comunità scientifica e agli utenti uno strumento flessibile, affidabile e potente. Inoltre, lo Spoke implementerà un’infrastruttura digitale integrata nelle strutture, sia HPC sia cloud, messe a disposizione dal Centro Nazionale, che faciliterà il raggiungimento di una serie di risultati: lo sviluppo e la condivisione delle componenti ESM (per esempio, modelli dell’atmosfera, degli oceani, del ghiaccio marino, della superficie terrestre, della vegetazione, delle aree critiche, dell’interazione con le attività umane ecc.), la produzione e la gestione di simulazioni numeriche, la creazione delle condizioni affinché l’infrastruttura digitale divenga una risorsa nazionale a disposizione dell’intera comunità italiana impegnata in attività di ricerca, istruzione e operative nel campo delle previsioni climatiche e dei cambiamenti climatici. L’infrastruttura ambisce così a fare in modo che il nostro paese rivesta una posizione di rilievo nell’avanguardia della ricerca climatica.  Inoltre, ulteriore obiettivo è quello di sviluppare tecnologie che consentano di raggiungere gli obiettivi climatici individuati dal PNRR per la transizione digitale e verde .

Attività

Le attività dello spoke 4 saranno finalizzate allo sviluppo di un quadro interdisciplinare condiviso per la modellistica avanzata del sistema terrestre e per la sperimentazione numerica. Il framework sarà basato su infrastrutture digitali e flussi di lavoro efficienti per snellire la produzione, facilitare la formazione, accelerare la comprensione e migliorare la qualità delle simulazioni e delle previsioni climatiche. In coerenza e sinergia con l’agenda strategica europea di Horizon Europe, Copernicus, Destination Earth e “A European Strategy for Data”, le attività includeranno (ma non si limiteranno) a: 

• sviluppo, ottimizzazione e condivisione di componenti e parametrizzazioni per una nuova generazione di ESM ad alta risoluzione, possibili grazie alla vasta infrastruttura informatica a disposizione;
• sfruttamento di grandi insiemi di dati osservativi che sarà possibile grazie all’utilizzo di tecnologie digitali e attraverso la convergenza di nuove metodologie di calcolo ad alte prestazioni, big data e intelligenza artificiale;
• lo sviluppo di competenze end-to-end, che comprendono l’aumento di osservazioni, l’assimilazione, le previsioni, la post-elaborazione e la gestione dei dati necessari per affrontare gli impatti a breve e lungo termine, insieme alla valutazione della probabilità di eventi ad alto impatto e bassa probabilità e punti di non ritorno.