Model znečištění ovzduší

Aktuálně VŠB – TUO v rámci této aktivity realizuje rozsáhlé a unikátní výpočty. Tyto výpočty jsou prováděny na paralelních klastrech MetaCentra nazvaného CESNET (https://www.cesnet.cz/sdruzeni/) a Národního superpočítačového centra IT4Innovation (https://www.it4i.cz/). MetaCentrum provozuje distribuovanou výpočetní infrastrukturu, která umožňuje využití výpočtových a datových zdrojů na řešení velmi náročných výpočetních úloh, které překonávají možnosti a kapacity pracovišť v České republice. V rámci IT4Innovation bylo pro projekt AIR TRITIA přiřazeno 10 000 výpočtových hodin (https://www.it4i.cz/jak-ziskat-vypocetni-cas/vysledky-11-kola-verejne-grantove-souteze/).

Nejnáročnější částí modelování, z pohledu výpočtového výkonu, jsou výpočty znečištění z lokálních topenišť v polské části regionu AIR TRITIA.

Nejzajímavější detaily výpočtových úloh:

• Výpočty obsahují emise z lokálních topenišť v Opolském, Slezském a Malopolském vojvodství. Tato oblast zahrnuje 8,9 miliónů obyvatel a 1,6 milionů lokálních topenišť. Výpočty jsou provedeny v území o ploše 250 x 310 km.
• Pro účely modelování jsou lokální topeniště zastoupeny 317 800 plochami o rozloze 100 x 100 m.
• Modelování je provedeno pro 4 znečišťující látky (PM_2,5, PM₁₀, NO₂ s benzo(a)pyren) za jednotlivé roky 2006, 2010 a 2015, tzn., že se jedná o 12 modelovacích úkolů.
• Každý modelovací úkol je rozdělený na 6 015 dílčích úkolů, které jsou vypočítávány paralelně. V tomto případě je nutné vypočíst 72 180 dílčích úkolů.
• Použitý model vypočítává příspěvek jednotlivých zdrojů v síti receptorových bodů pokrývajících modelovanou oblast. Dohromady musí být vyhodnocených 81,6 miliard znečištění ze zdrojů v receptorových bodech, což je 3,23 * 10¹⁴ výpočtů funkce popisující rozložení znečištění ze zdrojů.
• Výpočet je provedený simultánně na 175 výpočtových uzlech, kde každý výpočtový uzel obsahuje 8 procesorů. Celkový výpočtový čas je více než 1 000 procesorových dní. Na špičkovém počítači by podobný výpočet trval přibližně 3 roky, v MetaCentru trvá 3 dny.
• Nezpracované výsledky modelování zaberou cca 110 GB místa na HDD. Tyto výsledky jsou následovně zpracovány v 72 180 dílčích úkolech. Výsledek každého dílčího úkolu je vložený do pravidelné mřížky o rozloze 100 m a spojený do finální mapy.

Výsledky modelování znečištění lokálních topenišť, průmyslových zdrojů a dopravy budou podkladem pro další analýzy znečištění ovzduší, zdravotních rizik a navržení nápravných opatření.