Il modelli numerici per le previsioni meteorologiche e piu in generale per la ricostruzione del comportamento dell’atmosfera rappresentano, da sempre, una delle maggiori sfide nella scienza del calcolo per l’ingente capacita di calcolo richiesta. L’utilizzo poi, in alcuni modelli, di un set completo di equazioni Navier-Stokes, insieme all’adozione di complessi schemi dell’interazione suolo – vegetazione – atmosfera oltre che della descrizione microfisica della precipitazione appesantiscono ulteriormente tale richiesta. Se da una parte la crescita della conoscenza della dinamica atmosferica spinge verso schemi numerici sempre piu complessi, dall’altra i sistemi di calcolo potenti hanno elevati costi sia di acquisto che di gestione. Fortunatamente negli ultimi 5 anni si e concretizzata la possibilita di utilizzare sistemi paralleli a basso costo ed elevate prestazioni basati sul sistema operativo Linux denominati Cluster. Dopo un’iniziale difficolta nella loro adozione e nel loro sviluppo, oggi essi rappresentano una validissima alternativa ai costosi sistemi massicciamente paralleli.
La logica generale di funzionamento e la seguente: un Cluster Linux e un insieme, anche elevato, di personal computer, definiti nodi, connessi tra loro in una rete locale configurata opportunamente, un insieme di librerie software, denominato “MiddleWare”, che svolge formalmente compito di far “comunicare” tra loro i vari nodi nell’esecuzione del codice. In questo modo il numero di operazioni necessarie durante una simulazione viene suddiviso tra i vari nodi a disposizione riducendo cosi il tempo di calcolo totale.
Naturalmente tali sistemi computazionali, poiche complessi, possono generare un elevato numero di problematiche legate essenzialmente al fatto che la suddivisione del calcolo avviene tramite “comunicazione” tra nodi. Traffico, calibrazione e sincronia tra i nodi riducono quindi l’efficienza di calcolo parallelo. Grazie comunque da una parte alla crescita delle capacita di calcolo dei processori in commercio e dall’altra all’evoluzione delle architetture di rete sempre piu affidabili ed efficienti, si ottengono ottime prestazioni.
Fin dal novembre 2000 presso il Laboratorio per la Meteorologia e la Modellistica Ambientale - IBIMET sono stati allestiti alcuni cluster di tipologia “Beowulf” con un’architettura di sistema sviluppata ”ad hoc” come strumento primario di calcolo parallelo per l’esecuzione del modello meteorologico Regional Atmospheric Modelling System (RAMS) sia per attivita di ricerca scientifica che per operativita meteorologica.