Усиливающиеся волны жары, лесные пожары и засухи оказывают значительное влияние не только на людей, но и на суперкомпьютеры. Экстремальные погодные условия заставляют привлекать дорогостоящие способы адаптации этих машин.

В 2018 году во время безумной засухи лесной пожар в Калифорнии, известный как Camp Fire, сожг 620 квадратных километров земли, превратив несколько городов почти в пепел и убив по меньшей мере 85 человек.

Катастрофа также оказала влияние далеко от непосредственного места происшествия — от нее пострадал суперкомпьютерный объект Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) в 230 километрах.

Национальный научно-вычислительный центр по энергетическим исследованиям (NERSC) обычно полагается на наружный воздух для охлаждения горячей электроники. Но дым и копоть от пожара заставили инженеров охлаждать рециркуляционный воздух, повышая уровень влажности.

«Тогда мы обнаружили: «Вау, это настоящее событие», – говорит Норм Бурасса, инженер по энергоэффективности в NERSC, обслуживающий около 3000 пользователей в год в областях от космологии до современных материалов.

Через год жаркая и сухая погода снова повредила. Коммунальные предприятия Калифорнии отключили энергоснабжение NERSC из-за опасений, что ветер вблизи LBNL может свалить деревья на линии электропередач, повлекшие новые пожары. Несмотря на то, что у NERSC есть резервные генераторы, многие компьютерные узлов пришлось выключить на несколько дней, говорит Бурасса.

Руководители объектов высокопроизводительных вычислений (HPC) осознают дорогостоящие последствия изменения климата и усиливающих их лесных пожаров и штормов.По словам Натали Бейтс, главы рабочей группы по энергоэффективности HPC, созданной Ливерморской национальной лабораторией (LLNL), центры HPC, включающие как суперкомпьютеры, так и центры обработки данных, очень уязвимы из-за высоких потребностей в охлаждении и огромного аппетита к энергии.

«Экстремальные погодные условия значительно усложняют проектирование и размещение суперкомпьютеров», — говорит она.

Изменение климата может привести не только к перегреву, но и повышенной влажности, снижая эффективность испарительных охладителей, на которые возлагаются многие центры HPC.

Влажность может угрожать самим компьютерам, как NERSC обнаружил во время второго пожара. По словам Бурасса, когда внутренний воздух был рециркулирован, конденсация внутри серверных стоек привела к взрыву в одном шкафу.

Для своего следующего суперкомпьютера, который планируется открыть в 2026 году, NERSC планирует установить энергоемкие холодильные агрегаты, похожие на кондиционеры, которые будут одновременно охлаждать и осушать наружный воздух.

Стоимость такой адаптации побуждает некоторые центры HPC мигрировать в более прохладный и сухой климат, таких как Канада и Финляндия, говорит Николас Дюбе, главный технолог подразделения HPC компании Hewlett Packard Enterprise.

«Мы не можем строить в некоторых местах в дальнейшем, это просто бессмысленно, — говорит он. – Нам нужно двигаться на север».

Но некоторые объекты HPC застряли. Суперкомпьютеры в LLNL используются для имитации взрывов ядерного оружия.По словам главного инженера Анны-Марии Бейли, затраты на перемещение специализированного персонала могут быть непомерно высокими, а калифорнийский объект LLNL очень безопасен.

LLNL изучает возможность переноса своих компьютеров под землю. «Контроль влажности и температуры был бы гораздо легче, – говорит она. – Как в винной пещере».

Однако убегать от изменения климата может быть бесполезно. В 2012 году Национальный центр атмосферных исследований открыл суперкомпьютерный сайт в Шаенне, штат Вайоминг, чтобы воспользоваться прохладным и сухим воздухом региона.

Однако изменение климата привело к более длинным и влажным сезонам гроз, что препятствует охлаждению с помощью испарения. В ответ центр Вайоминга добавил резервную холодильную машину.

«Теперь нужно строить инфраструктуру, отвечающую самым плохим возможным условиям, а это дорого», — говорит Бейтс.

Изменение климата также чревато источником жизни суперкомпьютеров: электроэнергией. HPC-центры потребляют до 100 мегаватт электроэнергии – как средний город.

Глобальное потепление ставит значительные сложности перед одним из наиболее надежных источников электроэнергии для человечества – атомных электростанций. Надежность атомных блоков оказалась под угрозой в результате глобального потепления.

В то же время, высокие температуры могут повысить спрос на электроэнергию другими пользователями. Во время жары в Калифорнии этим летом, когда резко возросло использование кондиционеров, коммунальное предприятие LLNL приказало заведению подготовиться к отключениям электроэнергии от 2 до 8 мегаватт. Хотя отключений не произошло, это был первый раз, когда лабораторию попросили подготовиться к ним, говорит Бэйли.

Многие объекты HPC также активно потребляют воду, подаваемую вокруг компонентов для отвода тепла, и которой будет все меньше, поскольку засухи будут продолжаться или усиливаться.

Десять лет назад Национальная лаборатория Лос-Аламоса в Нью-Мексико инвестировала в водоочистные сооружения, чтобы ее суперкомпьютеры могли использовать переработанные сточные воды, а не драгоценнейшую муниципальную воду, говорит Джейсон Хик, менеджер программы LANL.

Хотя засухи и повышение температуры могут представлять наибольшую угрозу, объект RIKEN HPC в Кобе, Япония, вынужден бороться с перебоями в электроснабжении из-за штормов, которые, как ожидается, будут усиливаться с глобальным потеплением.

В 2018 году была затоплена высоковольтная подстанция, что привело к отключению RIKEN более чем на 45 часов. Также в этом году удар молнии в линию электросети выключил заведение примерно на 15 часов.

Почти 200 проектов центра охватывают такие отрасли, как материаловедение и ядерный синтез, говорит Фумийоси Шоджи, управляющий операциями и компьютерными технологиями. «Если бы наша система была недоступна, эти исследовательские проекты бы остановились», — говорит он.

Бейтс говорит, что будущие суперкомпьютеры должны быть сконструированы таким образом, чтобы они могли снизить производительность и потребность в охлаждении и питании во время плохой погоды. «Мы все еще строим гоночные автомобили, но мы создаем их с педалью газа», — говорит он.

По материалам: Science

Северное сияние, также известное как полярное сияние, человечество наблюдает всю свою историю. Полярные сияния являются результатом возмущений в магнитосфере, вызванных солнечным ветром. В большинстве случаев этот ветер вызывает красивые световые эффекты в небе. Однако во время солнечной бури частицы высокой энергии и массивное плазменное облако могут потенциально нарушить инфраструктуру на Земле и вокруг нее.

Космическая компания SpaceX, интернет от которой стал большой помощью в украинско-российской войне, испытала болезненные последствия такой космической погоды недавно, когда солнечная буря выбила из строя 40 ее спутников.

Солнечные бури в основном возникают в результате гигантских взрывов плазмы, известных как выбросы корональной массы, так и солнечных вспышек из активных областей.

В ближайшие годы таких вспышек ожидается больше. Солнце имеет примерно 11-летний цикл, и его активность снова растет с 2019 года, а по прогнозам пик состоится в 2024-2026 годах.

Потоки сильных частиц и радиации во время фаз высокой активности, вероятно, будут нести все более серьезные последствия на Земле, учитывая нашу растущую зависимость от технологий.

Солнечные бури выбрасывают в космос частицы высокой энергии и миллиарды тонн плазмы, которые могут быстро лететь к Земле, примерно на 150 миллионов километров.

Хотя Земля защищена своим магнитным полем и атмосферой, такие бури могут нанести огромный ущерб, разрушая спутники и электросети и причиняя крах систем связи и навигации.«В любой момент возможна очень сильная солнечная буря, которая может иметь далеко идущие последствия», – говорит координатор миссии космической погоды Европейского космического агентства (ESA) в Германии Мелани Хайль. Хотя Хайл говорит, что не «супервероятно», что все спутники сломаются, некоторые могут пострадать.

На Земле требуется своевременное предупреждение для защиты электросети. Снижение мощности в генераторах и трансформаторах может оградить их от повреждения. Однако предсказать большое событие сложно.

«Последние расчеты свидетельствуют, что мы можем ожидать около 10% вероятности экстремальной космической погоды в ближайшие 10 лет», – говорит Хейл.

Любое время предупреждения, вероятно, будет коротким, поскольку солнечные частицы пролетают сквозь просторы Солнечной системы с трудно представить.

«Если бы мы не могли наблюдать что-либо подобное, мы были бы уязвимы в любой момент», – говорит Хейл. Некоторые точки наблюдения уже предоставляют данные, но продолжается работа по расширению возможностей для создания более надежных прогнозов.

Ученые надеются, что зонд ESA Vigil позволит им гораздо лучше смотреть на солнечные бури.

«По своему расположению в космосе миссия Vigil сможет подробно взглянуть на потенциально опасную солнечную активность», — говорит руководитель миссии ЕКА Джузеппе Мандорло. Запуск миссии запланирован на 2027 год и может смотреть на солнце сбоку и отслеживать штормы, говорит Хейл.

ЕКА была удивлена ущербом, нанесенным SpaceX миллиардеру Илону Маску. «На самом деле, это была не очень сильная солнечная буря, поэтому ни одного официального предупреждения не было отправлено», – говорит Хейл.По ее словам, спутники SpaceX оказались не там не в то время. Когда ударил шторм настолько сжал атмосферу, что орбитальные аппараты не смогли достичь целевой точки на 300 километров выше и сгорели в атмосфере.

SpaceX занимается выведением спутников для глобальной системы интернет-связи Starlink.

По словам американского космического агентства NASA, частная космическая компания «хорошо работает» со Starlink. И NASA, и американское метеорологическое агентство NOAA сейчас сотрудничают с SpaceX для дальнейшего улучшения работы Starlink.

NASA также работает над тем, чтобы лучше понять явления погоды в космосе, поскольку всем интересно, насколько серьезным будет текущий солнечный цикл.

Это вопрос, на который пока нет ответа. Панель прогнозирования солнечного цикла (SCPP) предположила, что его максимум будет приглушенным, как и в предыдущем цикле, в прогнозе на 2020 год.

Однако этому прогнозу противостояла команда под руководством Скотта МакИнтоша из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) в Боулдере, штат Колорадо. Его исследователи говорят, что максимум, вероятно, будет сильным, с большим количеством солнечных возмущений.

По материалам: dpa news agency