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Météo France se dote de deux supercalculateurs Bull

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Météo France vient de s'équiper de deux nouveaux supercalculateurs. Conçus par le français Bull, ils développent une puissance de calcul totale d'un pétaflops et utilisent un système de refroidissement liquide qui réduit la consommation d'énergie. Opérationnels à partir de l'année prochaine, ces supercalculateurs permettront d'améliorer les prévisions météo, notamment sur les risques de phénomènes dangereux à petite échelle, ainsi que la recherche climatique. Futura-Sciences a recueilli les explications de Météo France et de Bull.

Le supercalculateur Bullx installé sur le site de Météo France à Toulouse. Un second supercalculateur entrera en service le mois prochain dans la salle de calcul mutualisé de l’espace Clément Ader, toujours à Toulouse. À eux deux, ces monstres de puissance pourront atteindre une vitesse de calcul d’un pétaflops. C’est la première fois que Météo France fait appel à l’entreprise française Bull pour lui fournir un supercalculateur. © Météo France, Bull

Depuis 1992, Météo France a recours à des supercalculateurs pour effectuer ses prévisions météorologiques et contribuer aux travaux de recherche sur le climat. L'établissement public renouvelle ses installations avec deux nouveaux supercalculateurs qui viennent d'être présentés à la presse. Ils sont installés à Toulouse, l'un sur le site de Météo France (opérationnel depuis mi-janvier), l'autre dans la salle de calcul mutualisé de l'espace Clément Ader (opérationnel en avril). Après des systèmes fournis par Cray, Fujitsu et Nec, c'est le français Bull qui a été retenu à l'issue d'un appel d'offres. Bullx, c'est le nom du supercalculateur, atteint une puissance de calcul totale d'un pétaflops (soit un million de milliards d'opérations par seconde) qui est répartie entre les deux installations. C'est 12 fois la puissance de calcul de la configuration précédente, précise Météo France, qui a investi 30,5 millions d'euros dans ce projet. « Le renforcement des moyens de calcul répond aux besoins exprimés par les services chargés de la sécurité des personnes et des biens, le secteur aéronautique, la défense et les clients professionnels, et permet de fournir au grand public une information toujours plus fiable », explique-t-on.

Concrètement, les supercalculateurs Bullx se composent de 25 armoires de calcul qui renferment 3.996 processeurs et totalisent 47.952 cœurs de calcul. Bull précise que le modèle de processeur utilisé est un Intel Xeon et que la mémoire vive totale pour les deux supercalculateurs est de 80 téraoctets. « Cette mémoire vive est décomposée en un grand nombre de nœuds de 32 gigaoctets, un petit nombre de nœuds de 128 gigaoctets et quelques nœuds de 256 gigaoctets », explique Météo France. Six armoires sont dédiées à la partie stockage pour un ensemble de 3,5 pétaoctets. « Entre 1992, date d'acquisition du premier supercalculateur, et 2014, la puissance de calcul a été multipliée par 500.000 », peut-on lire dans le dossier de presse.

3.996 processeurs pour les supercalculateurs Bullx

Outre la puissance, ces supercalculateurs introduisent une nouvelle architecture complètement différente de celle du modèle précédent. On passe d'une architecture dite vectorielle à une architecture scalaire massivement parallèle. Les tâches à effectuer sont décomposées en sous-tâches qui sont traitées simultanément. Ainsi, une prévision météorologique à 24 heures avec le modèle de simulation à maille fine nommé Arome (précision à 1,3 kilomètre) est réalisée en 30 minutes là où un ordinateur classique mettrait plusieurs mois, voire plusieurs années. Bien entendu, une telle installation suppose un système de refroidissement adapté. Dans le cas des Bullx, il s'agit d'un refroidissement liquide. Les composants chauds, notamment les processeurs, sont en contact avec une lame dans laquelle circule un liquide (15 °C à l'entrée, 20 °C en sortie) qui va les refroidir.

Cette infographie répertorie tous les supercalculateurs auxquels Météo France a eu recours depuis 1992. Entre cette date et aujourd’hui, la puissance de calcul a été multipliée par 500.000. © Météo France

La majorité des ressources pour la prévision météorologique

Météo France évoque une consommation électrique inférieure à celle de son précédent supercalculateur, à savoir 720 kW pour le système Bull contre 860 kW pour le supercalculateur Nec. Comment vont être employées les performances ? 70 % des ressources de calcul sont allouées à la prévision météorologique, 15 % à l'étude du climat, 10 % à l'océanographie (Mercator Océan et SHOM), 4 % à la recherche avancée sur les processus atmosphériques élémentaires, le dernier pour cent étant dévolu à diverses tâches.

Dans les faits, le passage à ces supercalculateurs aura une incidence dans le domaine des prévisions pour tous les usagers, qu'il s'agisse du grand public, des institutionnels (sécurité civile, prévision des inondations, ministère de la Défense, etc.), de l'aéronautique (aéroports, compagnies aériennes) ou bien des professionnels (agriculteurs, transports, BTP, etc.). « Dès 2015, les prévisions dans leur globalité et l'anticipation des phénomènes dangereux seront affinées notamment par le biais de l'augmentation de la résolution des modèles de prévision, l'intégration de plus d'observations dans les modèles et le déploiement en opérationnel d'un système Arome de prévision d'ensemble », nous indique-t-on.

Actualisation heure par heure dès 2015

On peut notamment attendre une « amélioration des prévisions en cas de fortes précipitations, de tempêtes, des températures au niveau du sol, de la couverture nuageuse, ainsi que la quantification des risques associés pour les trois jours à venir », complète Météo France. Le nouveau système va également permettre de réduire le maillage de son modèle de simulation numérique Arome, qui va passer d'un point de calcul tous les 2,5 km à un point de calcul tous les 1,3 km. Grâce à cela, Météo France pense renforcer la qualité des prévisions concernant l'intensité et la localisation des pluies orageuses, ainsi que le vent dans les zones de relief accentué. À partir de l'année prochaine, cette puissance de calcul servira aussi à mieux identifier les risques de phénomènes dangereux à petite échelle tels que des épisodes orageux intenses, le brouillard ou les inondations soudaines, ce qui aidera notamment dans le domaine de l'aéronautique et de la vigilance météo.

Pour cela, l'actualisation des prévisions va passer de quatre à huit fois par jour avec l'objectif de le faire heure par heure à compter de 2015. Enfin, les deux Bullx contribueront à la recherche climatique grâce à nouvel outil de simulation nommé Arome-Climat, dont la maille sera d'un point de calcul tous les 2,5 km. Ainsi, le modèle de simulation « système terre » prendra mieux en compte les interactions entre le climat et la composition chimique de l'atmosphère, les calottes glaciaires et le cycle du carbone. Météo France estime que « ces améliorations permettent d'envisager une participation ambitieuse de l'établissement au prochain rapport du Giec ».

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