Как пишет NVIDIA, прибрежные сообщества в США имеют 26% вероятность затопления в течение 30-летнего периода. Этот процент ожидаемо вырастет из-за повышения уровня моря, вызванного изменением климата, что сделает эти районы еще более уязвимыми.
Визуализация как инструмент мотивации
Майкл Бек, профессор и директор Центра климатической устойчивости побережий в UC Santa Cruz, сосредоточен на моделировании и картировании преимуществ коралловых рифов и мангровых зарослей для снижения риска наводнений. Его команда создает детализированные визуализации прибрежных затоплений с ускорением на GPU NVIDIA, помогая государственным агентствам, неправительственным и финансовым организациям лучше понимать риски затоплений.
«Мы рассматриваем визуализации как фундаментальный инструмент для мотивации действий», — сказал Бек. «Это сложные проблемы, связанные с людьми, некоторые из них дорого исправить, поэтому нужно уметь визуализировать решения и убедиться, что они будут работать».
Ускорение картографирования наводнений с помощью GPU NVIDIA
Моделирование наводнений начинается с вопроса типа «Что произойдет с Санта-Круз, Калифорния, в случае столетнего шторма?»
Для ответа на такие вопросы исследовательская команда использует инструменты моделирования, такие как SFINCS, и передает результаты в движок рендеринга Unreal Engine 5 для создания основанных на данных видео, показывающих различные сценарии затопления.
Команда Бека ускорила свои модели риска наводнений и визуализации с процесса, который изначально занимал примерно шесть часов на CPU, до всего около 40 минут с использованием одного GPU NVIDIA RTX 6000 Ada Generation. С кластером из четырех GPU они теперь могут запускать четыре симуляции одновременно.
«Мы смогли сократить вычисления в 3-4 раза, причем некоторые рабочие нагрузки были еще быстрее», — сказал Давид Гутьеррес, старший специалист по прибрежному моделированию в Центре климатической устойчивости побережий UC Santa Cruz.
Глобальные амбиции цифрового картографирования
Текущая задача команды — отобразить все малые островные развивающиеся государства глобально — от Тонги до Тринидада и Тобаго — до климатической конференции COP30 в ноябре.
«Тот вид высокоразрешенного моделирования, который мы делаем, очень сложен», — сказал Бек. «Мы пытаемся показать не только погоду и проблемы, которые она создает, но и запускать сценарии с решениями».
Страхование природной инфраструктуры
Один из способов мотивации сохранения коралловых рифов — их страхование на основе их ценности как природной инфраструктуры, способной служить линией обороны во время климатических событий.
Это уже становится реальностью в таких местах, как Мезоамериканский барьерный риф в Мексике, к югу от Канкуна на Майянской Ривьере. Бек представил визуализации рифов в случае урагана заинтересованным сторонам, включая владельцев отелей вдоль побережья, правительство Мексики и Группу Всемирного банка.
Эти группы в итоге инвестировали в параметрический страховой полис для защиты кораллового рифа, который предусматривал выплаты, если ветер достигал более 100 узлов, для восстановления поврежденного рифа.
Другие регионы по всему Карибскому бассейну и Гавайям также начинают принимать аналогичные политики. Такие страховые полисы помогают обеспечить доступность финансирования для восстановления рифов после штормов — защищая прибрежные сообщества от дальнейшего, более серьезного ущерба от наводнений.
Похвально, что ученые наконец-то начали применять серьезные вычислительные мощности для решения реальных экологических проблем. Ускорение моделирования в 9 раз — это именно тот случай, когда технологии действительно меняют правила игры. Интересно, что параметрическое страхование рифов оказалось более эффективным инструментом сохранения, чем десятилетия экологических призывов — деньги говорят громче любых лозунгов.
Будущие проекты и вызовы
Исследователи сейчас работают над моделированием затоплений по всем прибрежным регионам Калифорнии через проект под названием CoSMoS ADAPT. Основная цель проекта — усилить Систему моделирования прибрежных штормов USGS (CoSMoS), которая является первым инструментарием для количественной оценки рентабельности вариантов адаптации побережья штата, включая решения на основе природы.
«CoSMoS предсказывает, какие риски будут сейчас и в будущем», — сказал Бек. «Мы добавляем решения, которые снизят риск — от дюн до морских стен и наших рифов — и на различных уровнях это потребует ускорения и тяжелых вычислений».