null HPC-Europa3 mahdollisti jäätikkötutkijoiden yhteistyön ja ohjelmistokehityksen

Jäätikköjärvi, Islanti. Kuva: Adobe Stock.

HPC-Europa3 mahdollisti jäätiköntutkijoiden yhteistyön ja ohjelmistokehityksen

Viime vuosina HPC-Europa3-hanke on toiminut yhtenä tärkeimmistä yhteistyöalustoista CSC:n Elmer-kehitysryhmän ja eurooppalaisten (sekä yhdessä tapauksessa kanadalaisten) tutkimusryhmien välillä. Horisontti 2020:n puitteissa toteutettu hanke onnistui tavoitteissaan maailmanlaajuisesta pandemiasta huolimatta.

 

Hankkeen joustavuus mahdollisti fyysisten vierailujen korvaamisen virtuaalisilla, mikä helpotti paikan päällä tapahtuvaa yhteistyötä. Koronan aiheuttamista haasteista huolimatta pystyttiin pitämään yhteyttä yhteisömme tärkeimpään osaan: koodia käyttäviin tutkijoihin. 
Elmer/Ice on johtava jään dynamiikkaa mallintava koodi, joka perustuu CSC:n avoimen lähdekoodin multifysikaaliseen äärellisten elementtien Elmer-ohjelmistoon. Monipuolista Elmer/Ice-koodia voidaan käyttää myös suurteholaskennassa, minkä vuoksi sitä voidaan soveltaa lukuisiin tarkoituksiin kaikilla aikaväleillä ja pituuksilla. 

Koodin monipuolisuus näkyy HPC-Europa3:n puitteissa toteutettujen tutkimusvierailujen kirjossa. Elmer/Ice-koodia on muun muassa sovellettu mannerjäätiköissä tapahtuvien muutosten mallintamiseen. Näin on selvitetty, kuinka valtameren lämpeneminen Etelämantereen mannerjäätikön ympärillä vaikuttaa halkeamien muodostumiseen jäähyllyillä, mikä puolestaan johtaa jäämassan lohkeiluun ja epävakautumiseen. 

– Useiden ohjelmistokehittäjien tapaaminen yhdellä kertaa CSC:llä auttoi minua koordinoimaan nykyisen projektini simulointistrategioita, kertoo Dorothée Vallot (SMHI, Ruotsi).

Äkillisten jäätikköjokitulvien mallinnus kehitteillä

Islantilaiset tutkijat ovat ottaneet ensiaskeleet kohti nopeasti syntyvien jäätikköjokitulvien mallinnusta. Islannissa ilmiötä kutsutaan nimellä jökulhlaup.
 

Suuren resoluution rakenteettomassa laskentaverkossa Länsi-Grönlannin Jakobshavn-jäätiköstä näkyvät osiot suuria rinnakkaisajoja varten. Verkon avulla lasketaan jäätikön merenpuoleisen reunan kutistumista lohkeilun seurauksena. Kuva: Iain Wheel St Andrewsin yliopisto, Yhdistynyt kuningaskunta

– Yhdessä sijainnissa työskentely tiiviissä yhteistyössä Elmer-kehitysryhmän kanssa auttoi minua toteuttamaan alustavan version äkillisiä jäätikköjokitulvia simuloivasta mallista. Se on luonnonuhkia arvioiva työkalu, jota voimme toivon mukaan jatkossa kehittää pidemmälle yhdessä CSC:n kanssa, sanoo Tómas Jóhannesson (IMO, Islanti).

Joissain hankkeissa hyödynnetään myös toista CSC:n kehittämää suurteholaskentaan soveltuvaa koodia. HiDEM-koodi (https://github.com/joeatodd/HiDEM) mahdollistaa jään haurauden ja elastisuuden laskemisen lyhyillä aikaväleillä. HiDEM-koodia sovelletaan usein yhdessä Elmer/Ice-koodin kanssa. 
 

200 m paksun ja 1 000 m pitkän jäämassan viskoelastinen vääntyminen keskisen ylipaineen seurauksena. Jäätä vastaavien materiaaliparametrien perusteella jää nousee 5–10 m, kun siihen kohdistuu ~5 barin ylipaine 2 tunnin ajan. Kuva: Tómas Jóhannesson, IMO, Islanti.

Hyödyt CSC:n koodinkehitykselle


HPC-Europa3-hankkeen puitteissa toteutetut tutkimusvierailut ovat olleet hyödyllisiä myös CSC:n koodinkehityksen kannalta. Esimerkiksi Iain Wheelin toteuttamaa jäämassan lohkeilumallia varten tarvittiin rajapinta kolmiulotteiselle uudelleenverkottamiskirjastolle (ParMmg). Sen toteuttaminen lisäsi Elmeriin pitkään puuttuneen yleisen kirjastotoiminnon rinnakkaisen laskentaverkon mukauttamiselle.
 

HiDEM-koodin laskema halkeamien muodostuminen jäähyllyn alla Etelämantereella. Kuva: Dorothée Vallot, SMHI, Ruotsi.

– Suora yhteistyö Elmer-tiimin kanssa mahdollisti uuden toiminnallisuuden lisäämisen koodiin. Sen ajaminen CSC:n Mahti-supertietokoneella mahdollisti väitöskirjani tavoitteiden saavuttamisen, kertoo Iain Wheel (St Andrewsin yliopisto, Yhdistynyt kuningaskunta).

Viimeisen kahden vuoden ajan rinta rinnan työskentely sekä vapaa-ajan vietto ja uusien ideoiden kypsyttely yhdessä työpäivän jälkeen ei ole ollut mahdollista. HPC-Europa3-hankkeen viimeisen kuukauden aikana CSC:llä järjestetyissä vierailuissa niillekin järjestyi aikaa. 

Tulevan toiminnan suunnittelua vieraiden kanssa työpäivän jälkeen. Kuvassa Iain Wheel (vasemmalla),Dorothée Vallot and Peter Råback (CSC). Artikkelin kirjoittaja Thomas Zwinger on kuvassa edessä oikealla. Kuva: Thomas Zwinger, CSC.

 

Useiden asiantuntijoiden samanaikaiset tutkimusvierailut mahdollistivat kahden hankkeen dynaamisen ja rinnakkaisen uudelleenverkottumisen. Pandemian aiheuttama viivästys johti lopulta Elmer/Ice-yhteisön tehokkaampaan yhteistyöhön. 

Tutkimusvierailuihin liittyvät esitykset Euroopan geotieteiden liiton kokouksessa Wienissä:

Dorothée Vallot ja Iain Wheel 

 

HPC-Europa3 ohjelma

HPC-Europa3-ohjelma käynnistyi vuonna 2017 ja päättyi huhtikuussa 2022. Ohjelma rahoitti tutkimusvierailuja kymmenessä Euroopan maassa ja tarjosi vierailijoille suurteholaskennan kapasiteettia ja tukea. Yhteensä hankkeessa toteutettiin lähes 850 tutkimusvierailua. Samalla vahvistettiin tutkijoiden verkostoitumista sekä tarjottiin ja vastaanotettiin uusia tehtäviä vierailuja järjestäneissä ryhmissä. Suomessa järjestettiin 91 vierailua, joista kymmenen toteutettiin virtuaalisesti koronapandemian vuoksi. Vierailijat käyttivät 19,6 miljoonan laskutusyksikön edestä CSC:n laskentaresursseja. 86 % vierailijoista oli ”erittäin tyytyväisiä” 11 % ”tyytyväisiä” ja 1 % ”tyytymättömiä” vierailunsa tuloksiin. Vierailujen järjestäjien palaute vahvistaa yhteisen hyödyn: 78 % ilmoitti olevansa ”hyvin tyytyväisiä” ja 22 % ”tyytyväisiä”.  

 

Lisää tästä aiheesta » Siirry sisältöihin ja uutisiin »

Thomas Zwinger, CSC