2022

On the feasibility and usefulness of high-performance computing in probabilistic volcanic hazard assessment: An application to tephra hazard from Campi Flegrei

Montesinos, B. M., Luzón, M. T., Sandri, L., Rudyy, O., Cheptsov, A., Macedonio, G., Folch, A., Barsotti, S., Selva, J., & Costa, A. (2022). On the feasibility and usefulness of high-performance computing in probabilistic volcanic hazard assessment: An application to tephra hazard from Campi Flegrei  . In Frontiers in Earth Science  (Vol. 10). https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2022.941789

Abstract

For active volcanoes, knowledge about probabilities of eruption and impacted areas becomes valuable information for decision-makers to develop short- and long-term emergency plans, for which probabilistic volcanic hazard assessment (PVHA) is needed. High-resolution or spatially extended PVHA requires extreme-scale high-performance computing systems. Within the framework of ChEESE (Center of Excellence for Exascale in Solid Earth; www.cheese-coe.eu), an effort was made to generate exascale-suitable codes and workflows to collect and process in some hours the large amount of data that a quality PVHA requires. To this end, we created an optimized HPC-based workflow coined PVHA_HPC-WF to develop PVHA for a volcano. This tool uses the Bayesian event tree methodology to calculate eruption probabilities, vent-opening location(s), and eruptive source parameters (ESPs) based on volcano history, monitoring system data, and meteorological conditions. Then, the tool interacts with the chosen hazard model, performing a simulation for each ESP set or volcanic scenario (VS). Finally, the resulting information is processed by proof-of-concept-subjected high-performance data analytics (HPDA) scripts, producing the hazard maps which describe the probability over time of exceeding critical thresholds at each location in the investigated geographical domain. Although PVHA_HPC-WF can be adapted to other hazards, we focus here on tephra (i.e., lapilli and ash) transport and deposition. As an application, we performed PVHA for Campi Flegrei (CF), Italy, an active volcano located in one of the most densely inhabited areas in Europe and under busy air traffic routes. CF is currently in unrest, classified as being in an attention level by the Italian Civil Protection. We consider an approximate 2,000 × 2,000 × 40 km computational domain with 2 km grid resolution in the horizontal and 40 vertical levels, centered in CF. To explore the natural variability and uncertainty of the eruptive conditions, we consider a large number of VSs allowing us to include those of low probability but high impact, and simulations of tephra dispersal are performed for each of them using the FALL3D model. Results show the potential of HPC to timely execute a vast range of simulations of complex numerical models in large high-resolution computational domains and analyze great volumes of data to obtain quality hazard maps.

Reference article

Política de privacitat

De conformitat amb la Llei Orgànica 3/2018, de 5 de desembre, de Protecció de Dades Personals i Garantia de Drets Digitals (LOPDGDD), el Reglament General de Protecció de Dades (RGPD) i la legislació relacionada, GEO3BCN-CSIC es compromet a complir amb l'obligació de secret respecte a les dades personals i el deure de tractar-les confidencialment després de realitzar les corresponents anàlisis de risc, en particular, de conformitat amb la disposició addicional primera de la LOPDGDD, les mesures de seguretat corresponents a les previstes en el Règim Nacional de Seguretat, necessàries per evitar la seva alteració, pèrdua, tractament o accés no autoritzat.

Els usuaris podran exercitar en qualsevol moment els seus drets d'accés, rectificació, cancel·lació, oposició, limitació o portabilitat dirigint-se per escrit a la Secretaria General del CSIC a C/Serrano 117, 28006 MADRID (Espanya), aportant fotocòpia del seu Document Nacional d'Identitat (DNI) o a través del Registre Electrònic del CSIC, situat a la seva Seu Electrònica, per al qual hauran de disposar d'un certificat electrònic reconegut. És possible contactar amb el Delegat de Protecció de Dades del CSIC a través d'aquest correu electrònic: delegadoprotecciondatos thecsic.es

GEO3BCN-CSIC es reserva el dret a modificar la present Política de Privacitat amb la finalitat d'adaptar-la a les últimes legislacions, jurisprudencials o interpretacions efectuades per l'Agència Espanyola de Protecció de Dades. En aquest cas, el CSIC anunciarà aquests canvis, indicant clarament amb antelació les modificacions efectuades, i sol·licitant, si es considera necessari, la seva acceptació.

No
Acceptar

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.

ACEPTAR
Aviso de cookies
Desplaça cap amunt