Землетрясение продолжалось от 8 до 10 мин. (одно из самых продолжительных из когда-либо зарегистрированных) и подняло океаническое дно на пара метров, создав цунами с 30-метровыми волнами, уничтожившими целые сообщества. Это событие стало причиной смерти практически 200 000 человек в 15 государствах и высвободило столько энергии над и под почвой, сколько столетий употреблялось США.Суматра-Андаманское землетрясение, как его именуют, было столь же неожиданным, сколь и сильным.
Не обращая внимания на большие удачи в совокупностях предупреждения и мониторинга о землетрясениях за последние 50 лет, исследователи Почвы не смогли их угадать, потому, что существует довольно мало информации о таких широкомасштабных сейсмологических событиях. Исследователи владеют огромным числом информации, которая связана с полурегулярными землетрясениями средней и низкой силы, но такие трагедии, как Суматра-Андаманские события — события, каковые случаются лишь каждые несколько сотен лет — через чур редки, дабы создавать качественные комплекты данных.Дабы лучше осознать эти события и, надеюсь, дать более смягчения последствий и эффективные методы прогнозирования, несколько исследователей из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU) и Технического университета Мюнхена (TUM) применяет суперкомпьютерные ресурсы в суперкомпьютерном центре Leibniz. (LRZ), дабы лучше осознать эти редкие и очень страшные сейсмические явления.
«Наша общая мотивация пребывает в том, дабы лучше осознать целый процесс того, из-за чего одни землетрясения и вызванные ими цунами намного больше всего», — сообщил доктор наук TUM д-р Майкл Бадер. «Время от времени мы видим довольно малые цунами при сильных землетрясениях либо страно сильные цунами, которые связаны с довольно маленькими землетрясениями. Моделирование — один из инструментов, разрешающих осознать эти события».
Команда пытается к совместному моделированию как землетрясений, так и последующих цунами. Сравнительно не так давно было завершено моделирование наибольшего землетрясения. Применяя суперкомпьютер SuperMUC в LRZ, команда смогла смоделировать 1500 километров нелинейной механики разрушения — источника землетрясения — в сочетании с сейсмическими волнами, распространяющимися до Таиланда и Индии в течении немногим более 8 мин.
Суматра-Андаман. землетрясение. Благодаря нескольким внутренним вычислительным инновациям команда добилась 13-кратного сокращения времени до решения. В знак признания этого успехи проект был номинирован на приз за лучшую бумагу на SC17, одной из ведущих мировых конференций по суперкомпьютерам, которая прошла в текущем году 12-17 ноября в Денвере, штат Колорадо.Мегатрастные землетрясения, широкомасштабное моделирование
Землетрясения происходят, в то время, когда горные породы под поверхностью Почвы неожиданно разрушаются, довольно часто в следствии медленного перемещения тектонических плит.Одним из неотёсанных предикторов свойства землетрясения в океане позвать сильное цунами есть то, сталкиваются ли плиты между собой либо сталкиваются между собой. В случае если две либо более пластин сталкиваются, одна пластина довольно часто заставляет другую пребывать под ней. Области, в которых происходит данный процесс, именуются территориями субдукции и смогут содержать весьма большие мелководные разломы — так именуемые «мегатрасты».
Высвобождение энергии через такие огромные не сильный территории имеет тенденцию вызывать сильные цунами, потому, что океаническое дно существенно поднимается, временно вытесняя много воды.Но до недавнего времени исследователи, занимающиеся вычислительной геофизикой, испытывали громадные проблемы с моделированием субдукционных землетрясений с нужным уровнем точности и детализации. Моделирование широкомасштабных землетрясений, в большинстве случаев, затруднено, но события субдукции еще более сложны.
«Моделирование землетрясений — это многомасштабная неприятность как в пространстве, так и во времени», — сообщила врач Алиса Габриэль, ведущий исследователь группы LMU. «Действительность сложна, а это указывает, что учет замечаемой сложности источников землетрясений неизменно предполагает применение численных способов, высокоэффективного ПО для моделирования и, конечно же, высокопроизводительных вычислений (HPC). Лишь применяя HPC, мы можем создавать модели, каковые смогут оба ликвидируют разрывы и динамическое снятие напряжения, появляющиеся при землетрясении, и моделируют смещение дна моря на тысячи километров ».В то время, когда исследователи моделируют землетрясение, они применяют вычислительную сетку, дабы поделить моделирование на множество небольших частей. После этого они вычисляют конкретные уравнения для разных качеств моделирования, таких как генерируемое сейсмическое сотрясение либо смещение океанического дна, среди другого, за «временные шаги» либо моментальные снимки моделирования с течением времени, каковые оказывают помощь привести его в перемещение, как в книжке-книжке.
Чем мельче сетка, тем правильнее моделирование, но тем более требовательными становятся вычисления. Помимо этого, чем сложнее геометрия землетрясения, тем сложнее делается сетка, что еще больше усложняет вычисления.
Дабы смоделировать субдукционные землетрясения, ученые-вычислители должны создать громадную сетку, которая кроме этого может совершенно верно отображать весьма небольшие углы, под которыми видятся две континентальные плиты. Это требует, дабы ячейки сетки около области субдукции были весьма мелкими и довольно часто узкими по форме.В отличие от континентальных землетрясений, каковые лучше документируются посредством наблюдений и вычислений, события субдукции довольно часто происходят глубоко в океане, а это указывает, что значительно сложнее сократить моделирование наблюдениями за сотрясениями почвы и подробными, надежными данными лабораторных экспериментов и прямых наблюдений.Помимо этого, для совместного моделирования широкомасштабного землетрясения и цунами нужно применять эти из самых различных источников.
Исследователи должны учесть форму дна моря, прочность и форму границы плит, уничтоженной землетрясением, и материальное поведение земной коры на каждом уровне, среди вторых качеств. Команда израсходовала последние пара лет на разработку способов для более действенной интеграции этих разрозненных источников данных в согласованную модель.Дабы сократить огромное время вычислений, команда применяла способ, именуемый «пошаговое изменение местного времени».
В регионах, где для моделирования требуется значительно больше пространственных подробностей, исследователи кроме этого должны «замедлить» моделирование, сделав больше временных шагов в этих регионах. Другие разделы, требующие меньшего количества подробностей, смогут делать намного большие — и, следовательно, намного меньшие временные шаги.Если бы команде было нужно запустить все моделирование с однообразным малым временным шагом, потребовалось бы приблизительно 3 миллиона отдельных итераций.
Но таковой размер временного шага требовался только для нескольких ячеек расчетной сетки. Главные подробности смогут быть вычислены с намного большими временными шагами, кое-какие требуют всего 3000 временных шагов. Это существенно снизило вычислительные требования и стало причиной большому 13-кратному ускорению работы команды.
Это продвижение кроме этого стало причиной тому, что симуляция команды стала самой большой и продолжительной симуляцией землетрясения для того чтобы типа, основанной на первых правилах.Перемещение впередБлагодаря тесному сотрудничеству с персоналом LRZ у команды была возможность применять всю машину SuperMUC для собственных симуляций.
Бадер указал, что эти очень широкомасштабные изучения неоценимы для команды, разрешающей глубже пробраться в сущность собственных изучений. «Имеется громадная отличие, трудитесь ли вы на четверти автомобили либо на полной машине, потому, что последний коэффициент 4 довольно часто выявляет критические узкие места», — сообщил он.Свойство команды полностью применять возможности суперкомпьютерных ресурсов текущего поколения дает ей надежду на будущее.
Не обязательно принципиально важно, что автомобили нового поколения позволяют исследователям LMU-TUM запускать «более большие» симуляции — текущие симуляции смогут действенно моделировать достаточно громадную географическую область. Скорее, команда счастлива возможности поменять входные эти и выполнить множество итераций в течение установленного количества вычислительного времени.«Мы совершили одно личное моделирование, пробуя совершенно верно предугадать начальную конфигурацию, такую ??как силы и начальные напряжения, но все они все еще не выяснены», — сообщил Бадер. «Исходя из этого мы желали бы запустить отечественное моделирование с множеством разных настроек, дабы заметить, как маленькие трансформации в совокупности отказов или других факторах повлияют на изучение.
Это будут изучения более больших параметров, что есть еще одним уровнем производительности, что компьютер обязан обеспечить. . "Габриэль кроме этого упомянул, что автомобили нового поколения, надеюсь, смогут моделировать срочные сценарии в настоящем времени, каковые смогут оказать помощь прогнозировать опасности, потому, что они относятся к возможным регионам афтершоков. Команда счастлива видеть архитектуры нового поколения в LRZ и других центрах суперкомпьютерных вычислений Gauss, Центре высокопроизводительных вычислений в суперкомпьютерном центре и Штутгарте Julich.
Согласно точки зрения Бейдера, недавняя работа команды представляет собой не только самое широкомасштабное моделирование на сегодня, но и все более тесное сотрудничество между учеными предметной области и учеными-вычислителями в группе. «В этом документе имеется сильная сейсмологическая составляющая и сильная составляющая высокопроизводительных вычислений», — сообщил он. «Это вправду работа 50 на 50 для нас. Отечественное сотрудничество идет прекрасно, и это вследствие того что оно не связано с получением отечественной либо их. Обе группы приобретают прибыль, и это вправду хорошая совместная работа».
Эта работа была выполнена с применением Гаусса Центра суперкомпьютерных ресурсов на базе Суперкомпьютерного центра Лейбница.