INPE inicia nova era em supercomputação com foco em previsão de tempo e clima

Novo supercomputador instalado no Centro de Dados Científicos do INPE

O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), unidade do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), adquiriu um novo supercomputador, instalado no Centro de Dados Científico do Instituto, em Cachoeira Paulista (SP), onde recentemente iniciou sua operação. A nova máquina amplia significativamente a capacidade de previsão do tempo e de modelagem climática no país, em um momento em que cresce a demanda por informações precisas diante da intensificação de eventos extremos.

Com mais velocidade, resolução e sustentabilidade, o investimento feito pelo MCTI, com financiamento da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) e recursos do Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT), reforça a capacidade nacional de antecipar riscos climáticos e gerar conhecimento científico estratégico para o país. “Em relação ao sistema anterior, o Tupã, o novo supercomputador tem capacidade de processamento de dados de 5 a 6 vezes maior e cerca de 24 vezes mais capacidade de armazenamento de dados, sendo o mais avançado equipamento de previsão de tempo e de clima do país”, explica Ivan Márcio Barbosa, Coordenador de Infraestrutura de Dados e Supercomputação (COIDS/INPE).

Avanços em velocidade e detalhamento nas previsões de tempo e clima

O novo supercomputador reduz o tempo de processamento de previsões meteorológicas e aumenta o nível de detalhamento dos resultados. Enquanto anteriormente a previsão para 10 dias exigia cerca de três horas de processamento, agora é possível obter, em menos de duas horas. Esse ganho permite executar múltiplas simulações com pequenas variações, fornecendo cenários probabilísticos mais confiáveis para apoiar órgãos como a Defesa Civil.

Além disso, o novo supercomputador permitirá previsões com maior resolução espacial, ou seja maior detalhamento. Além de mais processamento, isso exige que o supercomputador tenha muito mais memória. A grade de previsão, que antes era de 20 km, passa a 10 km para o globo todo, e poderá alcançar 3 km para previsões sobre a América do Sul. Essa melhoria permite identificar fenômenos locais, como ondas de calor em áreas específicas de grandes cidades, tempestades intensas em regiões delimitadas e efeitos de serras e vales sobre o clima.

“Na prática, esse avanço permite um detalhamento espacial 4 vezes superior ao que tínhamos antes. Proporcionalmente ao detalhamento espacial, o detalhamento temporal também aumenta, o que implica em cerca de 8 vezes mais processamento. O objetivo é possibilitar previsões detalhadas, como por exemplo: ‘fortes chuvas com rajadas de vento na Zona Leste da capital, entre 16h e 18h’, diferenciando como será o tempo em regiões separadas por apenas 10 km de distância, além de indicar de forma mais objetiva o intervalo de ocorrência dos eventos climáticos”, explica José Antonio Aravéquia, Coordenador-Geral de Ciências da Terra (CGCT/INPE).

Detalhes do novo supercomputador do INPE

Projeto RISC: infraestrutura estratégica e sustentável

A aquisição integra o projeto RISC (Renovação da Infraestrutura de Supercomputação do INPE), que prevê, além do novo supercomputador, a instalação de mais três supercomputadores até 2028. O projeto também contempla a modernização da infraestrutura elétrica, do sistema de refrigeração e a implantação de uma usina fotovoltaica, tornando o Centro de Dados Científico do Instituto mais eficiente e sustentável. Com recursos do Convênio FINEP/RISC nº 01.220311.00, o investimento total previsto para o projeto será de aproximadamente 200 milhões de reais.

Para a compra, importação e transporte desta primeira máquina, o investimento foi de quase 30 milhões de reais. Ao final da execução do projeto, a capacidade computacional poderá alcançar pelo menos 8 Petaflops, o equivalente a 8 quatrilhões de operações matemáticas por segundo.

O RISC está estruturado em sete metas principais: atualização e ampliação do sistema de supercomputação (Meta 1) e de armazenamento (Meta 2); modernização da infraestrutura de suporte, incluindo energia elétrica, refrigeração e água tratada (Meta 3); implantação de energia fotovoltaica (Meta 4); implementação e acoplamento do sistema de modelagem MONAN (Meta 5); disponibilização do código em acesso livre para a comunidade nacional e internacional (Meta 6); e operacionalização do modelo comunitário MONAN em escalas global e regional (Meta 7).

“O novo supercomputador e, posteriormente, o alcance das metas do RISC representam um grande salto de capacidade do Instituto que se traduz diretamente em benefícios para sociedade brasileira. Significa melhorias na previsão de eventos extremos, possibilitando alertas mais precoces, previsões de tempo mais confiáveis para agricultores e gestores de cidades e um planejamento energético mais seguro para o país. Estamos transformando dados, através de modelos complexos, em ações concretas de proteção e meios para auxiliar as estratégias de desenvolvimento situadas para os diferentes territórios brasileiros”, afirma o diretor do INPE, Antonio Miguel Vieira Monteiro.

Sistema de refrigeração do Centro de Dados do INPE instalado em Cachoeira Paulista (SP)

MONAN: modelo brasileiro para previsões ambientais

No núcleo desse avanço está o MONAN (Modelo para Previsões de Oceano, Terra e Atmosfera), desenvolvido para representar com mais precisão as condições tropicais e subtropicais da América do Sul. Comunitário e de código aberto, o MONAN - cujo nome faz referência ao termo tupi-guarani para “terra sem males” - integra dados da atmosfera, dos oceanos, da superfície terrestre e da química atmosférica, permitindo antecipar ondas de calor, estiagens prolongadas e enchentes com maior exatidão.

Com apoio de instituições nacionais e internacionais, o MONAN busca oferecer previsões que atendam às necessidades específicas do Brasil e da região. Os primeiros produtos operacionais, voltados para previsões meteorológicas de médio prazo, estão previstos ainda para 2025.

“O MONAN já foi instalado no novo supercomputador e está em fase de testes, apresentando resultados iniciais muito positivos. O novo sistema oferece o processamento necessário para rodar o MONAN em resolução inédita de 10km em escala global no hemisfério sul e realizar simulações, algo que não era possível com o Tupã, pois sua capacidade técnica já não suportava o volume e a complexidade das operações exigidas”, aponta Saulo Ribeiro de Freitas, pesquisador e chefe da Divisão de Modelagem Numérica do Sistema Terrestre (DIMNT/INPE).

Aplicações e impacto social: o que esperar do novo supercomputador

Diferente dos data centers comerciais, voltados a aplicações corporativas, o Centro de Dados Científico do INPE é voltado à pesquisa e ao serviço público. O novo sistema apoiará atividades em previsão de tempo, modelagem climática, monitoramento da qualidade do ar, estudos oceânicos e gestão de dados ambientais estratégicos.

Os resultados gerados pelo supercomputador têm aplicações diretas em diversos setores, como agricultura, energia, saúde e defesa civil, oferecendo previsões mais rápidas e detalhadas que permitem reduzir prejuízos e salvar vidas.

A nova capacidade computacional também reforça o papel do INPE em pesquisas sobre mudanças climáticas. O sistema será utilizado na elaboração de cenários climáticos futuros, fundamentais para as Comunicações Nacionais do Brasil à Convenção do Clima e para a participação do país no Coupled Model Intercomparison Project (CMIP), iniciativa internacional do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima (IPCC).

Sistema de fornecimento de energia ininterrupto (UPS) do novo supercomputador

Início da operação, testes e escolha do nome

Adquirido junto à empresa HPE-Cray em setembro de 2024, o novo supercomputador (modelo HPE XD2000) chegou ao Brasil em maio de 2025. Desde então, equipes do INPE realizaram as adequações necessárias na infraestrutura e a desmontagem do sistema anterior, o Tupã, além de receberem treinamento técnico por parte da empresa para operação do equipamento.

O Tupã era composto por dois módulos, o XE6, adquirido em 2010, e o XC50, adquirido em 2017. O processo de desativação começou com a desmontagem do módulo XE6, concluída em março. O Módulo XC50 continua sendo utilizado operacionalmente e tem previsão de desligamento no início de 2026.

A nova máquina já está em operação, enquanto os modelos numéricos passam por fases de testes e migração de sistemas. Além do MONAN, que apresentou bons resultados iniciais, estão previstos novos testes e validações de outros modelos de tempo e clima que também passarão a operar no novo sistema.

Além disso, o novo supercomputador ainda aguarda um nome que traduza sua missão e dê continuidade ao legado do Tupã, cujo nome, inspirado na mitologia tupi-guarani, simboliza a força dos trovões e do clima e reflete a conexão entre ciência e cultura brasileira. Para batizar a nova máquina, o INPE lançou uma campanha em duas etapas: após receber mais de cem sugestões de servidores, colaboradores e alunos, a escolha final será aberta à sociedade nas redes sociais, fortalecendo o elo entre ciência, cultura e participação pública nessa nova era da supercomputação nacional.