Перспективы супервычислений для математического моделирования гиперспектральных характеристик радиационного поля Земли

Новые перспективные возможности математического моделирования атмосферной радиации Земли для решения прямых и обратных задач на основе кинетического уравнения переноса излучения и гиперспектрального дистанционного зондирования атмосферы и поверхности Земли связаны не только с разработкой универсальной информационно-математической системы для широкой области приложений на суперкомпьютерах и кластерах с распараллеливанием супервычислений и распределением ресурсов, но и с созданием и развитием международных ГРИД-систем и тематических «облачных» систем.
Качественно новое – это широкомасштабное международное сотрудничество по проблемам глобальных изменений окружающей среды и климата. На основе полувековых наблюдений Земли из космоса на всех уровнях политической и общественной жизни человечество осознало, что планета – это общий «дом», атмосфера и облака со всевозможными газовыми и аэрозольными загрязнениями, изменения водных ресурсов и растительного мира и т.п. не имеют границ и отражаются на биосфере и экологии всей планеты. Всё в большей степени проблемы экологии принимают глобальный масштаб, а региональные и локальные экологические проблемы в замедленном режиме переходят в глобальные. Трансграничный перенос не имеет границ ни в воздушной ни в водной средах. Постоянно происходит «перестройка» глобальной экологической системы и биосферы, а также круговорота веществ в природе.
Суперкомпьютеры очень высокой производительности помогут разобраться как именно и почему климат меняется. В результате природных процессов или воздействия человека? В настоящее время ответ на эти вопросы чрезвычайной важности определяется, по сути, «научным голосованием» совокупности специалистов, изучающих и моделирующих климат. Однако есть надежда, что с помощью спутниковых и наземных поляриметрических и гиперспектральных наблюдений и глобального космического мониторинга точность и надежность таких прогнозов существенно возрастут. Радиационный форсинг на изменения климата составляет около 40 процентов! Для чистой молекулярной атмосферы «голубой» Земли характерны рэлеевское рассеяние и высокий уровень степени поляризации излучения Земли, которая зависит от вклада многократного рассеяния, с преимущественно линейной поляризацией. Характеристики поляризации излучения атмосферы и поверхности являются тонкими индикаторами аэрозольного и газового загрязнения атмосферы, суши, океана.
Работа поддержана грантами РФФИ (проекты 11-01-00021, 12-01-00009) и проектом 3.5 ОМН ПФИ РАН.