2012 年 10 月 29 日にニュージャージー州ブリガンティン近くに上陸したハリケーン サンディは、現代の天気予報のショーケースでしたが、必ずしもアメリカの技術によって可能になったものではありませんでした。
この嵐は、ヨーロッパ中期天気予報センター（ECMWF）として知られるヨーロッパの気象センターが運営するコンピューターモデルの優位性にスポットライトを当てた。このコンピューターモデルは、1週間以上前にサンディの悪名高い左フック軌道を直接正確に特定していた。ニュージャージー州へ。
あの巨大な嵐から 2 年が経過した現在も、同じコンピューティング ギャップが残っており、場合によってはさらに拡大しています。さらに、気象局は衛星やコンピュータ ネットワークなどのインフラストラクチャのさらに基本的な要素を強化しようとしています。これらの問題は、当局が新たなサンディと向き合う準備ができているかどうかという疑問を引き起こしている。
このトラックは前例のない 大西洋ハリケーンの近代史の中で、アメリカ人の GFS コンピューター モデルがヨーロッパのモデルと一致したのは、ECMWF モデル (「ユーロ」としても知られる) が不気味な左折を示した数日後のことでした。警報を鳴らすことに対する自信が高まります。
正確な予測により、家族や企業が保護措置を講じることができ、命とお金が救われたと考えられます。それでも、150人近くが死亡し、嵐による被害は少なくとも700億ドルに達した。
嵐の後、米国の気象学コミュニティは、ECMWF や他の国際センターと比較してその計算能力の欠点に焦点を当て、この時々厳しい自己評価が続いています。
議会はサンディに対し、NWS向けに4,800万ドルの追加予算を拠出し、そのうち2,500万ドルは気象局がより高速で高解像度のモデルを実行できるようにするスーパーコンピューティングのアップグレードに充てられている。この資金を発表する際、同庁は間もなく国際パートナーのスーパーコンピューターを超えるだろうと主張した。
NWSディレクター ルイス・ウッチェリーニクライメート・セントラルに語った2013年3月、政府機関は「これまでで最大のコンピューティング能力の向上」を図っていると発表し、2015年度末までに処理能力が1.9ペタフロップスにまで飛躍すると宣伝した。ペタフロップスとは計算数の尺度である。コンピュータは 1 秒あたりに実行できます。
しかし、1年以上経った今でも、より多くのテラフロップスやペタフロップスを求める競争において、NWSは依然として他国の気象機関に大きく遅れをとっていることを、ウッチェリーニ氏がMashableとのインタビューで認めた。しかし、同氏は、所属事務所が状況を変えるために「積極的に」取り組んでおり、予定より遅れてはいないと述べた。
2012 年 10 月 29 日のスオミ原子力発電所衛星からの衛星画像。 クレジット: NASA/NOAA
同氏は、サンディ関連の資金提供により、同機関は英国、ECMWF、その他のセンターと競合する方向に「軌道に乗っている」と付け加えた。ウッチェリーニ氏によると、NWS は 2015 年 1 月までに最大処理速度が 1.5 ペタフロップスに達し、その後はさらに加速する予定です。
同氏は、「われわれは2015年を迎える1.5ペタフロップスにとどまっているわけではなく、これをさらに強化しようと非常に積極的に取り組んでいる」と語った。
今週の出来事により、ウッチェリーニ氏の代理店はコンピューティングの改善や他の重大な問題への対応が遅れているとして批判が高まっている。火曜日、英国気象庁は、米国のメーカーから1億2,800万ドルをかけてスーパーコンピュータを購入したと発表した。これにより、日々の天気や季節の気候予測についてより詳細かつ正確な予測が可能になるという。ワシントン州シアトルのクレイ社が製造するこのスーパーコンピューターは、2017年までに16ペタフロップスの処理能力を持つ予定だ。クレイのプレスリリースによると、この契約は同社にとって米国外でのスーパーコンピューター契約としては過去最大規模となる。 。
この場合、気象庁のコンピュータはフル稼働すると毎秒 16,000 兆回の計算を実行できると予想されます。
ECMWF は、「マルチペタフロップス」の処理速度を持つ Cray スーパーコンピューティング インフラストラクチャにも投資しています。また、そのユーロ モデルには、衛星、航空機、地上観測所、その他のソースから受信する大量の気象データを取り込む優れた方法 (データ同化として知られるプロセス) があります。
処理能力により、予測担当者は、激しい雷雨や、より遅く粗い地形の特徴などの小規模な気象現象をキャプチャできる小さなグリッド ボックスを使用して、より高い解像度とより高速な間隔でモデルを実行できるため、コンピューティング パワーの追加テラフロップスごとに競争が発生します。モデルがミスします。
ハリケーン サンディの進路を、同じ地域で発生した以前のすべてのハリケーンと比較したもの。 クレジット: UCAR (NOAA 経由)
さらに重要なことは、コンピュータの高速化により、気象予報士はいわゆるモデル アンサンブル、つまりわずかに異なる情報を入力して複数回実行されるモデルを実行できるようになり、それによって気象学者が特定の予報の不確実性を評価できるようになります。
NWSディレクター、批判に反発
2014 年 8 月 5 日付の NWS 高官によるパワーポイントによるプレゼンテーション。ワシントン・ポストのキャピタル・ウェザー・ギャングのブログは、気象庁が 2018 年から 2020 年までは気象庁と同等の処理能力 (2.7 ペタフロップス) を持たないことを示しています。
しかし、ウッチェリーニ氏によれば、8月の数字はもはや正確ではないという。しかし、NWSは新しいプロセッサーとの契約交渉の「最終段階」にあるため、同氏はそれらに反論するための詳細を提供することはできなかった。
2015 年以降に稼働する新しいコンピューティング能力の確保が遅れている理由の 1 つは、NOAA が IBM とスーパーコンピューティング サービスに関する長期契約を結んでいたが、IBM が最近スーパーコンピューティング事業を Lenovo に売却したことです。レノボは中国企業であるため、この取引は議会で危険信号が出され、財務省が国家安全保障への影響を検討したため、買収は保留された。
IBM Roadrunner スーパーコンピューターは、世界初のペタフロップスコンピューターです。 クレジット: ロスアラモス国立研究所
「それは私たちを凍りつかせた」とウッチェリーニ氏は語った。同氏は気象庁について「彼らは現在、次の分野に飛躍する計画を立てているが、我々はまだそこには至っていない」と述べた。
その一方で、気象コンピューティングに関しては、NWS が ECMWF や気象庁だけでなく、韓国にさえ遅れをとっていると批判者たちが飛びついてきている。
ワシントン大学教授で気象ブロガーのクリフ・マス氏は水曜日、米国は小国よりも強力なスーパーコンピューターの必要性が大きいと書いた。
最先端の天気予報には膨大なコンピューター リソースが必要となるため、適切に予報できるかどうかは世界トップクラスのスーパーコンピューターへのアクセスにかかっています。数値気象予測モデルの中には、中程度の解像度で世界中で実行されるものもありますが、他のものは激しい雷雨などの小規模な特徴を予測するために、より小さな領域にわたって超高解像度で実行されます。したがって、米国のような大国は、たとえば韓国や英国よりもはるかに多くのコンピュータ能力を必要とします。
マス氏によると、気象庁の新しいスーパーコンピューターは、米国で最高の同等システムの20倍の計算能力を持つという。
「米国の大気科学コミュニティは気象学と天気予測の知的リーダーであり、私たちの研究の進歩の多くはECMWFやUKMET事務所など海外で応用されています」と同氏は書いた。 「アメリカ国民は、自分たちが支払っている研究を利用する権利があるが、劣ったコンピューターと劣った予測ではそれは不可能だ。」
NWSの広報担当クリス・ヴァカロ氏は、同局の最近の行動や今後数年間の計画を考慮すると、マス氏の主張は成り立たないと述べた。 「遅れをとるという概念がありますが、実際はそうではありません」と彼は言いました。
NWS は、サンディ以来、ハリケーン予測モデルや短期予測モデル。さらに、同庁は GFS モデルを現在の 5 日間ではなく、より高い解像度で 10 日間実行し、気象データがモデルに流入する方法を改善する予定です。
しかし、これらの措置のいずれも、同局が世界中の他の気象予報センターに先んじることはできません。その代わりに、この政府機関は国際的なパートナーと同等の水準に達するために追い上げを図っている。
しかし、気象局の苦境が非常にマニアックなスーパーコンピューティングの世界よりもはるかに深いものでなければ、これらすべてが許されるでしょう。
衛星とサンディ
先週、少なくとも6個の衛星機器からのデータがストリーミングを停止しました政府機関のコンピュータ システムに侵入し、コンピュータ モデルから必要な情報が奪われ、今週初めまでモデルの精度が低下する可能性があります。
当時、政府機関は、GFS やユーロとしても知られる ECMWF を含むモデルには、将来の気象状況を予測するために使用できる他の情報源からのデータがまだ豊富にあり、予測精度が悪影響を受けることはないと主張していました。 。
ハリケーン「サンディ」による被害。 クレジット: マーク・レニハン
しかしウッチェリーニ氏は木曜日、実際には、データ損失はGFSやユーロを含むさまざまなコンピューターモデルの精度に影響を与えた、主な理由は、定期メンテナンスによるデータ停止が計画よりも長く続いたためであると述べた。
同氏は、「計画よりも長い停止となったことが判明した。モデル予測に確かに影響を与えており、それが検証スコアに表れている」と述べた。
アメリカ気象協会の元会長でジョージア大学教授のマーシャル・シェパード氏はマッシャブルに対し、この衛星停止が2年前の同じ週、サンディが東海岸を航行していたときに起こっていたら、人命救助の予報が得られたかもしれないと語った。少なくともいくらか精度が低くなりました。
「これが2年前に起こっていたら、私たちがどこにいたか正確にはわかりません」と彼は気象予報士一般について言及した。しかし同氏は、まだ流れ込んでいるデータのおかげで、導入された誤差はおそらく予報担当者が嵐の脅威を完全に見逃してしまうほど深刻なものではなかったであろうと述べた。
NOAAの衛星部門である国立環境衛星データ・情報サービス(NESDIS)の広報担当ジョン・レスリー氏は、これらの機能停止と、国立氷センターのウェブサイト上の雪と氷のデータに関する別の問題もおそらく予測に大きな影響を与えなかったと述べた。 。
「そのシナリオを推測することはできないが、基本的に、最近の停電は天気予報を悪化させるものではない」と同氏は水曜日の電子メールで書いた。
民間気象会社ウェザーベル・アナリティクスの気象学者ライアン・マウエ氏は、サンディへの接近中に過去1週間に起こったような衛星データの部分的な損失は、ほぼ確実に予報精度に影響を与えただろうが、どれほど重大であるかは不明だと述べている。間違いはあったでしょう。
「それは間違いなく影響を与えただろう」と彼は言った。 「しかし、どれほどひどいのかはわかりません。」
同氏はツイッターのメッセージ交換で、衛星の停止が長期化すれば、GFSやECMWFを含むモデルは、まだ機能している他のデータセットをより重視することで適応するよう促されただろうと述べた。
衛星データの問題は、サンディの攻撃以来政府機関が被った他の技術的問題とは異なっている。誤った大規模洪水警報4月に米国東部全体を対象に発行された、Weather.gov へのアクセスの喪失、Android アプリの設計が不十分なために、政府機関のホーム ウェブ ポータルにアクセスできなくなりました。
ウッチェリーニ氏は、政府機関の警報・予報伝達システムが「壊れている」ことを素直に認めた。
「私たちは普及システムを置き換えようと非常に積極的に取り組んでいます」と同氏はMashableのインタビューで語った。 「私は立ち去ったり、隠れたりしているわけではありません。」
あたかもコンピューティングと普及システムの問題が当局にとってすでに対処するには十分ではなかったかのように、気象局は現在の極地間の中断により、2016 年から 1 年以上衛星受信範囲にギャップが生じる可能性があります。 -周回衛星の設計寿命と代替衛星の打ち上げ日。 NWSの親機関である米国海洋大気庁（NOAA）や政府会計検査院の報告書によると、このギャップだけでも予測精度が大幅に低下する可能性が高いという。
したがって、NWS は、スーパーコンピューティング、定期的な予測と警告の伝達、衛星のギャップという 3 つの面で課題に直面しています。これは、政府全体で歳出を削減する、いわゆる「隔離」の下で議会が課した予算削減を考慮する前の数字である。
彼らに立ち向かうには、英国と ECMWF のモデル データにアクセスできる気象専門家の幹部が支援します。しかし、重要なデータや予測ツールの不足によりますます困難が生じている場合、できることは限られています。
賭け金はこれ以上ありません。あ2011年の調査研究者らは、ハリケーン・サンディなどの大規模イベントによる数十億ドルの被害を考慮せずに、日常的な気象変動だけで経済に毎年4,850億ドルの損失を与えていることを発見した。
これを念頭に置くと、政府機関が今日、または今から 10 年後に別のハリケーン サンディを予測し、それらの警告を効果的に広めることができるかどうか疑問に思う必要があります。気候変動がさらなる異常気象や気象現象を引き起こすと予測されていることを考えると、それは安心できる考えではありません。