Dijital ortamda fırtınalar kopuyor Bilgisayarlar sayesinde, hava ve İklim tahminleri eskiye göre çok daha hassas ve İsabetli. Meteoroloji istasyonları ve dünyamızın etrafında dönmekte olan uydular, süper bilgisayarların değerlendirmesi için veri topluyor.

bilir. Modellerin birleştirilmesini de HLRE üstleniyor. Okya­nus modelinin dünya denizlerindeki herhangi bir yerdeki su sıcaklığını hesaplaması ve atmosfer modelinin alt katmanlar-daki rüzgar hızıyla hava sıcaklığını belirlemesi sonucu, he-saplayıcı, deniz akıntılarını ve buharlaşma oranını da hesap­layabiliyor. Bunlar da bulut modelini tekrar etkileyerek yer modeli için yağış durumunu gösteriyor, yani her şey birbiri­ne bağlı. Hamburg'daki Max Planck Meteoroloji Enstitüsün­de küresel iklim modelleri uzmanı olan Dr. Erich Röchner, bunu sonsuz bir hikaye olarak tanımlıyor. "Hala tümüyle ya­bancı olduğumuz yepyeni etkileşimler ortaya çıkıyor."

KARIN HAYATIMIZI OLUMSUZ ETKİLEDİĞİ GEÇTİĞİMİZ günlerde de görüldüğü üzere, teknolojinin baş döndü­rücü gelişimine rağmen insanoğlu doğa şartları karşı­sında hala yeterince güvende değil. Her yıl yaklaşık 1.000 hortum, 5.000 sel baskını ve 10.000 ağır fırtına, dünya çapında 14 milyar doları bulan maddi ha­sara neden oluyor. Bu yüzden gelecek on, hatta yüzyılı kapsa­yacak, güvenilir hava tahminlerinin önemi büyük. Bu kadar geniş zaman dilimlerine ilişkin hesaplamalar da elbette paha­lı ve yüksek performanslı süper bilgisayarlara, zeki iklim ben­zetimlerine (simulasyonlara) ihtiyaç duyuyor. Örneğin Hamburg'da yer alan Alman İklim Hesaplama Merkezi'nde-ki (DKRZ) olanaklar, yararlanmak isteyen bütün iklim araş­tırmacılarının hizmetinde. 34 milyon Euro değerindeki he­saplama canavarı NEC SX6, bilim adamlarının hem labora­tuarı, hem de deney tüpü. Bu canavarın diğer adı Dünya Sis­temi Araştırması İçin Yüksek Performanslı Hesaplama Siste­mi, kısaca HLRE. Aygıtın yapılış amacıysa iklimi etkileyebile­cek tüm şartların göz önüne alındığı, kapsamlı bir dünya modeli oluşturmak. Bu etkilerden bazıları topografık şartlar olduğu gibi, fiziksel süreçler; atmosferdeki, yerdeki, okyanus­lardaki ya da kutup buzullarındaki biyokimyasal döngüler de olabilir. Bir atmosfer modeli, farklı yüksekliklerdeki rüzgar hızı, atmosfer basıncı, sıcaklığı, nemi, güneş ışınımı, bulut özellikleri ve hava katmanının kalınlığına ilişkin denklemler, içeriyor. Atmosfer modelinin elde ettiği veriler de bir okya­nus modeliyle birleştirilerek bütün iklimin modeli çıkartıla-;

Politika bile hava şartlarını etkileyebiliyor Politik gelişmeler de iklim hesaplamalarını etkileyebiliyor. Kükürt bileşiklerindeki aerosoller atmosferde ve sera etkisin­de önemli bir rol oynuyorlar. Bu sülfat aerosolleri, esasında volkan patlamaları ve linyit kömürünün yanması sonucu or­taya çıkıyor. Çin'deki çevre politikasındaki bir değişim iklim modelini etkiledi: Hükümetin, güç santrallerine kurum filt­releri takmayı kararlaştırması sonucu, aerosol yoğunluğu üzerine yapılmış tahminleri düzeltmek gerekiyor. Bütün mo­dellerin beraber işlendiği laboratuvar, her birinde 8 vektör merkezi işlem ünitesi, 8 Gigaflop İşlem gücü ve 64 Gigabyte ana bellek olmak üzere 24 hesap noktasından oluşuyor Bü­tün sistemde 1,5 Teraflop (Tera - 1 trilyon, Flop = saniyede yapılan işlem miktarı) ve 1,5 Terabyte hard disk bulunuyor. Karşılaştırma için söyleyelim, güncel bir Athlon işlemcisi 1

Gigaflop değerine erişebiliyor. Ve-

DAĞITIK BİLGİ İŞLEM İLE HAVA TAHMİNİ

rilerin hızlı bir şekilde kaydedilme-

si ve ihtiyaç durumunda tekrar ula­şılabilmesi için üç ayrı NEC TX7 hesaplayıcısı önbellek olarak hiz­met veriyor. Geriye de bu sırada ve­rileri merkezi hesaplayıcı ve yakla­şık 60 Terabyte sabit disk arasında yönetmek kalıyor. Bütün verilerin kaydedilmesi İçin robot destekli dev bir sistem devreye giriyor. Dört siloda toplam kayıt kapasitesi 3,5 Petabyte olan yaklaşık 24.000 man­yetik bant kaseti bulunuyor (bkz.resim (189). Robot kollar

Siz de isterseniz iklim modellerinin hesap­lanmasında rol alabilirsiniz: www.clima-teprediction.net adresinde İngiliz araştır­macılar, 1811 den 2065'e kadar iklim mo-dellemesini yapabilecek, bilgisayarınızda çalıştıracağınız bîr yazılım sunuyorlar. Her paylaşımcı, toplamda gerçekçi bir sonucu hedeflemek için diğerlerinden ufak sap­maları olan kendi modeliyle yer alıyor. Araştırmanın yararı nedir derseniz, bir sü­per bilgisayarın bu hesaplamaları örneğin sadece on defa yaptığı yerde, paylaşımcı­lar milyonlarca hassas sapma hesaplaya­rak daha gerçekçi bir yaklaşım sağlıyor.

gerektiğinde bantları raflardan çe­kiyor. 2003 Eylül ayından bu yana bantlara bir Petabyte'tan fazla iklim simülasyon verisi girildi ve günde yaklaşık 3-4 Terabyte yeni veri ekleniyor. "Labora-tuvardaki Dünya" nın Faydası: HRLE iklimimizin geleceği için bir kristal küre görevi yapıyor. Araştırmacılar 30 yıldır devamlı olarak gelişen programlama dili Fortran'da sayı sü­tunları oluşturuyorlar. İşlemci, bu veri girişinden üç boyutlu modeller ortaya çıkarıyor. Bu sayede örneğin New York ve Napoli'deki iklimlerin, iki şehir aynı enlemde bulunmasına rağmen neden farklı olduğu anlaşılabiliyor. ABD metropol­leri yazın parlak güneş ışınları altın­

ğurdu: Pekin'de kanatlarını çırpan bir kelebek, Avrupa'da ha­vayı etkileyebilir. Gerçekten dünya çapında havayı çıldırta­cak bölgesel fenomenler bulunuyor. Örneğin £1 Nino (aşağıya bakınız) Güney Pasifik'te oluşuyor ve Orta Avru­pa'da devamlı yağmurlara neden oluyor. Hassas ölçümler: Birim alanlara bölerek İnceleme İklim modelinin coğrafi sonucu da bilgi miktarı kadar

da kavrulup kışın da bembeyaz yıl-başları kutlarken, Napoli'de sıcak yazlarıyla Akdeniz iklimi ve en fazla yağmurlu kışlar yaşanıyor. Hesapla­malar sırasında çalışanların ilk gö­revi hassaslıktır. Sırf virgülden son­raki basamaklarda yapılan hatalar

»Başarılı hava tahminleri için fazla babadan kalma yöntemlere, uzun yılların deneyimine ve sağlam altıncı hislere ihtiyaç duyuyoruz. Jörg Kachelmann, Meteorolog

bile iklim simülasyonunu mahve­debilir. Bu, meteorolog Edward Lo- renz'in başına 1961'de yaptığı deneyde iki kez geldi. Mete-orolog, fazla zaman almaması için deney verilerinin tekrar­lanmasında virgülden sonra altı basamak yerine sadece üç basamak hassasiyetle çalıştı. Sonuç: Hesaplanan hava tama-miyle farklı çıktı ve bu durum Kelebeğin Kaos Teorisi'ni do-

önemli. İklim simülasyonlarını uygulayabilmek İçin araştır­macılar, dünyayı ve atmosferi üç boyutlu birim alanlarına ayırıyorlar. Bu alanlar ne kadar küçük olursa, tahmin de o kadar kesinlik taşıyor. Tabii bu da daha fazla işlem gücü an­lamına geliyor, işlemcinin gücü de bu kesinlik üzerinde rol

EL NIN0 FELAKETİ

► El Nino sadece Pasifik Okyanusunda ortaya çıktı ve çoğunlukla Noel zamanında, birkaç yıl arayla meydan geldi. Bu fenomen ağırlıklı olarak ekvatora yakın su kütlelerinde ortaya çıktı: Batıda Endonezya civarından, doğuda Güney Amerika'nın Pasifik sahilleri arasındaki bir bölgede.

Batı Pasifik'te aşırı kuraklık­lar meydana geliyor, bu da çoğunlukla orman ve çalı yangınlarından kaynaklanı­yor. Tele iletişim üzerinden E Nino hatta Avrupa'daki havayı bile etkileyebiliyor.

Normalde Pasifik, batıda, doğusuna göre daha çok ısınır. Bunun nedeni Passat rüzgarlarının gücüyle su değişikliğine zorlanması. En yüksek sıcaklıklar da ekvator civarında ortaya çıkıyor.

Bir El-Nino fırtınası sürecinde Passat rüzgarları etkisini kaybediyor. Bu yüzden doğu Pasifik'te yüksek su sıcaklık­ları oluşuyor. Kaliforniya'dan Peru'ya kadar olan bölgede böylece aşırı yağış var.

CHIP | MART 2004

oynuyor. İncelenen alanın yarı büyüklüğüne indirilmesi, he-saplamalardaki noktalarının dört , gereken işlemci perfor­mansının yaklaşık on katına çıkmasına neden oluyor. Max-Planck Enstitüsündeki araştırmacılar, Orta Avrupa ikliminin hesaplanabilmesine yetecek kadar küçük birim alanlarıyla çalışıyorlar. Gelecek 100 yıl için doğru tahminlerin yapılma­sında yaklaşık olarak 200 km genişlikte birim alanların kulla­nılması yeterli. Küçük alanlarda kısa va­

değişiklikler yapılarak tekrarlanıyor ve alınan değerlerden bir ortalama elde edilerek, sonucun ne kadar kesinlik taşıyacağı belirleniyor. Araştırmacıların, iklim simülasyonlarını takip ediyor olmalarından, modellerin hassaslık sıkıntısı içinde ol­madığını anlayabiliriz. Örneğin El Nino kasırgası bu şekilde çok kesin ve gerçekçi şekilde modellenebiliyor. İnsanoğlunun doğaya yaptığı müdaheleler karşısında dev bilgisayarlar ve

deli sonuçlar için yarım paralel genişli­ğinde (yaklaşık 55 km) bir çözünürlük yeterli oluyor. Yokohama'da bulunan (pek alçakgönüllü sayılmayacak ismiyle) "Earth Simulator" adlı bir bilgisayar daha çok tahmin imkanı sağlayarak Ham-burg'lu canavarı gölgede bırakıyor. Earth

»İnsanlar, şimdiye kadar davrandıkları gibi davranmaya devam ederlerse, tüm İklim modellerindeki dominant etken olacaklar Prof. Mojib Latif, Kiel Üniversitesi, Meteorolog

Simulator Research and Development Center'da (Dünya Simülatörü Araştırma ve Geliştirme Merkezi) kullanılan bilgisayar, dünyanın en büyük bilgisayarı ve NEC tarafından üretilmiş. Bu bilgisayar kendisi İçin Özel olarak tasarlanmış 3.250 m2 büyüklüğünde­ki Yokohama Institute for Earth Sciences binasında bulunu­yor. 640 hesap noktası ve 5.120 işlemciden oluşan bilgisayar, 40 Teraflop işlem gücüne sahip. Her hesap noktası için 16 Gi­gabyte büyüklüğünde ortak arşiv hizmet veriyor ve bütün sistem için arşiv 10 Terabyte'tan fazla veri topluyor. Japon dünya modelinin çözünürlüğü küçük coğrafi alanlarda da tahminlerin yapılmasını mümkün kılıyor. Hamburg'da uy­gulanan 200 km çözünürlükte, küçük boyutlu bazı hava olay­ları gözden kaçabiliyor. Örneğin okyanuslarda birim alanlar için çok küçük sayı­lacak, yaklaşık 30 km çapında girdaplar (Eddie akımları) or­taya çıkar. Bazen de bulutlar çok küçük alanlara yayılırlar. Bu olaylar parametrelere bağlı tanımlanarak, tam bir kafes hüc­resi içerisinde yaklaşık olarak hesaplanıyor. Bilim adamları bu durumda bir kafes hücresi için tamamiyle bulutlu ya da bulutsuz demek yerine, yaklaşık yüzde otuz kesinlik taşıyan ortalama bir değer belirtiyorlar. Tahminlerin güvenilir olma­sı için birçok deney "Monte Carlo Simülasyonları" olarak yü­rütülüyor: Aynı deney, bir yerine yaklaşık on defa, başlangıç değerlerinde (örneğin sıcaklık veya rüzgar gücü) çok küçük

hesaplamalar her zamankinden daha önemli oluyor. 2002 ya­zındaki fırtına ve 2003'teki kuraklığın insan müdahalesinin bir sonucu mu olduğu, yoksa doğal fenomenlere mi geri dö­nüldüğü halen net değil. Bunlar bir iklim değişikliğini işaret etmiyor, zira toplamda maksimum ve minimum değerler birbirini dengeliyorlar. Uzun vadelere İlişkin modeller, yaşa­dığımız enlemde havanın daha kuru olduğu bir iklime, ku­raklık ve yoğun yağışlar gibi aşırı olayların görülmesine işaret ediyor. Yani hava tahminlerini hesaplamak daha da zor ola­cak. Hava tahmini: İnsan faktörü hala büyük rol oynuyor Kiel Üniversitesi Deniz Araştırmaları Enstitü'sünden Profe­sör Mojib Latif, DKRZ bilgisayarıyla El Nino fenomeni (190) için güvenilir Öngörülerde bulunabiliyor. Bazı yıllar Pasifik okyanusu noel zamanı çok ısınıyor ve böylece bütün dünya iklimini etkiliyor (El Nino İspanyolca'da hristiyan ço­cuğu anlamında). Latif, El Nino'nun etkisini göstereceği yıl­ları zaten önceden belirleyebiliyordu. Ona göre, insanoğlu hesaplamalarda bir rol oynadığı sürece, uzun vadeli hava tah­minleri pek geçerlilik taşımayacak: "Politikanın ve ekonomi­nin nasıl gelişeceğini bilmiyoruz," diyor bilim adamı. İnsan­lar şimdiye kadar davrandıkları gibi davranmaya devam et-

CHIP I MART 2004

tikleri sürece, bütün iklim modellerinde baskın etken ola­caklar. "Yarın güneşin parlayıp parlamayacağını, pahalı süper bilgisayarlar elbette bilemeyebilirler." Bu, aynı zamanda hava durumu sunucusu olan Jörg Kachelmann gibi meteorologla-rın işi. Kachelmann, Sylt ve Oberstdorf arasında bulunan 440 öl­çüm istasyonu sayesinde, Almanya'nın her şehir ve eyaleti için fırtına tahminleri ni hatasız yapabiliyor (www.unwetter-zentrale.de). Kachelmann ve şirketinin sırrı, beş yıllık istatis­tiklerde ve çok miktarda deneyimde gizli. Meteorologların pahalı bilgisayarlardan vazgeçmekte olduğunu söyleyen Kac­helmann, tahminlerdeki isabeti hala babadan kalma yön­temlerle, el işçiliğiyle ölçüm yapmaya borçlu. "İyi hava tah­minleri satın alınamaz." Bu yüzden, bilgisayarların verdiği sonuçlar insanlar tarafından kontrol ediliyor ve sonuçlar Kachelmann'ı haklı çıkaracak cinsten. Güvenilir hava tah­minlerinin kapsamı, bilgisayar teknolojisindeki hızlı geliş­melere rağmen 7Û'lerden bu yana 24 saatten yalnızca 48 saate yükselebildi. Sigorta şirketleri de iklim araştırmalarıyla ilgileniyor Sadece kısa vadeli hava raporlarına değil, uzak gelecekteki İk­lim tahminlerine de bağlanan birçok şey var. Örneğin dün­yanın en büyük sigorta şirketi olan Münchner Rück, Dünya Risk Araştırma Grubu'nda sadece iklim araştırmalarıyla ilgi­lenen 23 kişi çalıştırıyor. Bir sigortacı, sözgelimi gelecekte daha çok sel baskını olup olmayacağını bilmek zorunda. Pe­ki gelecekte iklim nasıl olacak? Hamburg ve Yokohama'daki

süper bilgisayarlar bize geleceğe ilişkin hiç değilse genel bir fikir sağlıyorlar. Tahminlerin en kadar güvenilir olduğunuy-sa gelecekte karşılaşacağımız sonuçlar gösterecek. Röchner gelecek 100 yıl içinde deniz seviyesinin 50 cm'den fazla yük-sdmeyeceğine kesin gözüyle bakıyor. Bu kadar kesin konuş­masının nedeni, sera etkisine yol açan hataların çok uzun sü­re önce başlamış olması. 100 yıl sonra nelerin olacağı ise bu­günden öngörülecek gibi değil. Kyoto Protokolü'nün yaygın­lık kazanması durumunda uzak geleceğe umutla bakmak mümkün olabilir. Ancak o zamana kadar "kötü hava yoktur, yanlış giyinmiş insan vardır" sözünü aklımızdan çıkarma­mamız gerekiyor. SR/ Garo AntikacıoğIu, agaro@chjp.com.tr

İKLİM VE HAVA BAĞLANTILARI www.meteor.gov.tr Devlet Meteoroloji Genel Müdürlüğü sayfası, hava tahmini konusunda resmi açıklamalara ulaşabileceğiniz bir kaynak. www.koeri.boun.edu.tr Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi, deprem ve astronomi bilgilerinin yanı sıra hava raporları ve haritalar da sunuyor. wwww.nws.noaa.gov Amerikan Meteoroloji Merkezi'nin ana sayfası. Hava tahminleriyle birlikte ayrıntılı haritalar.

CHIP | MART 2004