As comunidades costeiras dos EUA têm 26% de probabilidade de sofrerem inundações num período de 30 anos. Espera-se que esta percentagem aumente devido à subida do nível do mar provocada pelas alterações climáticas, tornando estas áreas ainda mais vulneráveis.
Michael Beck, professor e diretor da UC Santa Cruz Centro de resiliência climática costeiracentra-se na modelização e mapeamento dos benefícios dos recifes de coral e mangais para a redução do risco de inundações, o que ajuda a informar os esforços de adaptação e preservação.
Beck e sua equipe produzem visualizações detalhadas de inundações costeiras aceleradas por GPU NVIDIA para ajudar agências governamentais, organizações não governamentais e organizações financeiras a entender melhor os riscos de inundação e demonstrar como soluções baseadas na natureza podem mitigar os danos em terra.
“Vemos as visualizações como fundamentais para motivar a ação”, disse Beck. “Esses são problemas difíceis que giram em torno de pessoas, alguns deles caros para resolver, então você precisa ser capaz de visualizar as soluções e garantir que elas funcionarão.”
Para acelerar as simulações, o centro utiliza NVIDIA CUDA-X software, incluindo a biblioteca cuPyNumeric e o compilador nvfortran, rodando em GPUs NVIDIA RTX premiadas por meio do Programa de bolsas acadêmicas da NVIDIA.
Acelerando o mapeamento de inundações com GPUs NVIDIA
A modelagem de inundações começa com uma pergunta como: “O que aconteceria com Santa Cruz, Califórnia, no caso de uma tempestade de 100 anos?”
Para responder a essa pergunta, a equipe de pesquisa usa ferramentas de simulação como SFINCS e alimenta os resultados no Motor irreal 5 mecanismo de renderização para produzir vídeos baseados em dados mostrando vários cenários de inundação.
A equipe de Beck acelerou seus modelos e visualizações de risco de inundação de um processo que originalmente levava aproximadamente seis horas em cargas de trabalho de CPU para apenas cerca de 40 minutos usando um único GPU NVIDIA RTX 6000 Geração Ada. Com o cluster de quatro GPUs da equipe, agora eles podem executar quatro simulações simultaneamente.
“Conseguimos reduzir a computação em 3 a 4 vezes, com algumas cargas de trabalho sendo ainda mais rápidas”, disse David Gutiérrez, modelador costeiro sênior do Centro de Resiliência Climática Costeira da UC Santa Cruz. “Essa aceleração nos deu a capacidade de executar uma análise de sensibilidade antecipadamente e garantir que não estamos fazendo suposições ou definindo parâmetros errados.”
Menos tempo gasto na modelagem e visualização de cada local significou que os pesquisadores puderam definir metas globais mais ambiciosas para o seu projeto.
O mapeamento digital de inundações torna-se global
O esforço actual da equipa é mapear todos os pequenos estados insulares em desenvolvimento a nível mundial — de Tonga a Trinidad e Tobago — antes da COP30 conferência sobre alterações climáticas em Novembro.
“O tipo de modelagem de alta resolução que estamos fazendo é muito complicado”, disse Beck. “Estamos tentando mostrar não apenas o clima e os problemas que ele cria, mas também criar cenários com soluções.”
Coloque seu dinheiro onde está a vida marinha
Uma forma de motivar a preservação dos recifes de coral é assegurá-los com base no seu valor como infraestrutura natural, capaz de servir como linha de defesa durante eventos climáticos.
Isto já está se tornando uma realidade em lugares como a Barreira de Corais Mesoamericana, no México, ao sul de Cancún, na Riviera Maia.
Através de seu trabalho com A Conservação da NaturezaBeck apresentou visualizações de recifes em caso de furacão às partes interessadas, incluindo proprietários de hotéis ao longo da costa, o governo mexicano e Grupo Banco Mundial.
Estes grupos acabaram por investir numa apólice de seguro paramétrico para proteger o recife de coral, que estipulava que se o vento ultrapassasse os 100 nós, seria acionado um pagamento para restaurar o recife danificado.
“Para motivar a ação, é preciso compreender e visualizar um pouco mais sobre as tempestades cada vez mais arriscadas que enfrentamos neste momento, devido ao local onde se desenvolvem e aos impactos das alterações climáticas”, disse Beck.
Outras regiões das Caraíbas e do Havai também estão a começar a adoptar políticas semelhantes.
Apólices de seguro como esta ajudam a garantir a disponibilidade de financiamento para restaurar os recifes após tempestades – protegendo as comunidades costeiras contra danos futuros e mais graves por inundações.
“Você tem todas essas cabeças de coral e as ondas as danificam, então você precisa levá-las para um viveiro ou cimentá-las de volta no recife”, disse Beck. “Além disso, você precisa retirar todo o lixo que volta da terra com a enchente – tudo, desde redes de pesca até geladeiras – que são os destroços de nossa vida.”
Esses pesquisadores estão agora trabalhando para modelar inundações nas regiões costeiras da Califórnia por meio de um projeto chamado CoSMoS ADAPT.
O principal objetivo do projeto é fortalecer a Sistema de Modelagem de Tempestades Costeiras do USGS (CoSMoS)que é o primeiro kit de ferramentas para avaliação quantitativa da relação custo-benefício das opções de adaptação costeira do estado, incluindo soluções baseadas na natureza.
“O CoSMoS prevê quais serão os riscos agora e no futuro”, disse Beck. “Estamos adicionando soluções que reduzirão o risco – desde dunas até paredões e nossos recifes – e em vários níveis, isso exigirá aceleração e computação pesada.”
Inscreva-se para uma Bolsa Acadêmica NVIDIA
O Programa de Bolsas Acadêmicas da NVIDIA está solicitando propostas de pesquisa até quarta-feira, 31 de dezembro, para avançar no trabalho em três áreas de interesse: IA generativa e desenvolvimento de modelos, alinhamento e inferência de IA generativa e robótica e IA de ponta. Membros do corpo docente em tempo integral em instituições acadêmicas credenciadas podem se inscrever.
Saiba mais sobre o Programa de bolsas acadêmicas da NVIDIA.
O vídeo principal acima mostra vvisualização das camadas de dados usadas em um modelo 2D de ondas e inundações para avaliação de recifes e benefícios de restauração em Christiansted, uma cidade em Saint Croix, uma das Ilhas Virgens dos EUA.
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