Тема:

Геология и науки о Земле 4 недели назад

Суперкомпьютер успешно спрогнозировал извержение вулкана

Извержения вулканов зачастую происходят неожиданно, заставая врасплох исследователей и жителей окрестных территорий.

Извержения вулканов зачастую происходят неожиданно, заставая врасплох исследователей и жителей окрестных территорий.
Фото Toby Elliott/Unsplash.

До этого программа успешно воссоздала условия неожиданного извержения вулкана Окмок на Аляске, произошедшего в 2008 году.

До этого программа успешно воссоздала условия неожиданного извержения вулкана Окмок на Аляске, произошедшего в 2008 году.
Фото с сайта Wikipedia.org.

Извержения вулканов зачастую происходят неожиданно, заставая врасплох исследователей и жителей окрестных территорий.
До этого программа успешно воссоздала условия неожиданного извержения вулкана Окмок на Аляске, произошедшего в 2008 году.
В ходе тестовых вычислений исследователи получили прогноз активности вулкана, который сбылся с поразительной точностью.

Осенью 2017 года была создана программа моделирования возможных будущих извержений вулканов на суперкомпьютерах Blue Waters и iForge.

Одновременно с этим независимая группа учёных наблюдала за активностью вулкана Сьерра-Негра на Галапагосских островах в Эквадоре. Исследователи из эквадорского проекта решили связаться с создателями новой модели извержений, чтобы понаблюдать за вулканом с помощью современных инструментов.

Позднее, в июне 2018 года, команда учёных совершенно случайно сделала точный прогноз извержения Сьерра-Негра — за пять месяцев до того, как оно произошло.

До этого программа успешно воссоздала условия неожиданного извержения вулкана Окмок на Аляске, произошедшего в 2008 году.

В ходе тестирования обновлённой вычислительной мощности модели, наблюдения за Сьерра-Негра неожиданно показали признаки неизбежного извержения.

Сьерра-Негра — "послушный" вулкан, поясняют авторы разработки. Это означает, что в прошлом вулкан демонстрировал все явные признаки надвигающегося извержения, такие как "вздутия" на поверхности, выброс газа и повышенная сейсмическая активность.

То есть вулкан ранее не удивлял сейсмологов каким-то нетипичным поведением. Эта характеристика сделала Сьерра-Негра отличным кандидатом для тестирования модернизированной модели извержений.

Однако далеко не все вулканы отличаются столь "хорошим поведением". Многие из них не следуют этим чётко установленным закономерностям, пишут исследователи.

Прогнозирование извержений — одна из самых сложных задач в вулканологии, и специалисты остро нуждаются в разработке количественных моделей, помогающих в этих сложных сценариях.

Ведь на кону в таких ситуациях — жизни и имущество сотен и тысяч людей, живущих в окрестностях вулкана, а в зависимости от силы извержения — долговременная возможность жить и путешествовать в зоне вулканических выбросов. К таким ситуациям, определённо, людям нужно готовиться заранее.

Неожиданно точный прогноз

Зимой 2017–2018 годов исследователи обработали данные Сьерра-Негра с помощью новой модели, работающей на базе суперкомпьютеров.

Модель завершила расчёты в январе 2018 года. То, что задумывалось как простое испытание вычислительных возможностей, в конечном итоге позволило выявить цикличность извержений Сьерра-Негра и оценить потенциал и сроки будущих его извержений. Но учёные поняли это не сразу.

Модель спрогнозировала, что породы, содержащие магматический очаг Сьерра-Негра, станут очень нестабильны где-то между 25 июня и 5 июля 2018 года, что может привести к извержению.

Этот вывод исследователи представили на научной конференции в марте 2018 года, и благополучно забыли о нём, занявшись другой работой.

А 26 июня действительно началось извержение Сьерра-Негра. Конечно же, это поразило учёных. Их тестовая модель оказалась отличным рабочим инструментом.

Исследователи напоминают, что прогноз был основан на поведении "послушного" вулкана, то есть рассчитан был идеальный сценарий без неожиданных "поворотов сюжета".

Тем не менее новая работа показывает преимущества использования высокопроизводительных суперкомпьютеров для решения практических научных задач.

Обновлённая модель способна постоянно усваивать новые данные в режиме реального времени и быстро обрабатывать их. Это позволяет получать ежедневный прогноз, прямо как прогноз погоды.

Только есть одна загвоздка: это требует невероятных вычислительных мощностей, которые ранее были недоступны сообществу вулканологов. (Всё-таки к каждому вулкану суперкомпьютер не приставишь.)

Правда, создатели точного прогноза извержения теперь планируют включить в модель прогнозирования искусственный интеллект и машинное обучение, чтобы этот инструмент стал доступен для исследователей, которые работают на стандартных ноутбуках и стационарных компьютерах.

Описание прорывной работы было опубликовано в научном журнале Science Advances.

Ранее мы рассказывали о том, как искусственный интеллект помогает прогнозировать дожди, эпидемии заболеваний и даже распространение борщевика.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим"Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.