Exascale-Klimaforschung: Wetterkatastrophen per Erdsimulation vorhersehen
Der erste europäische Exascale-Superrechner wird in Jülich aufgebaut. Er soll Stadtplanern mit detaillierten Klimaprognosen und Langzeitvorhersagen helfen.
Die Darstellung simuliert die globale Wolkenbildung mit einer Auflösung von 1,25 Kilometern pro Pixel. Mit Exascale-Rechenkapazität ließe sich das Wettergeschehen weltweit in Echtzeit über Tage vorausberechnen.
(Bild: Deutsches Klimarechenzentrum)
- Christiane Schulzki-Haddouti
Der diesjährige Dürresommer hat nicht nur Waldbrände verursacht, es drohen auch gravierende Ernteausfälle. Im Juli 2021 traf eine Hochwasserkatastrophe das Ahrtal, viele Menschen ertranken oder verloren Haus und Hof. Um solche Dürren und Starkregen besser vorherzusagen, brauchen die Forscher erheblich genauere Klimamodelle, als derzeit zur Verfügung stehen.
Klimasimulationen erreichen auf heutigen Petascale-Superrechnern eine Auflösung von etwa zehn Kilometern. Das bedeutet, dass sie die Erdoberfläche in ein virtuelles Raster mit jeweils zehn Kilometern Kantenlänge aufteilen und für jedes dieser Areale ein eigenes Klima berechnen. Spezialsimulationen für Bewölkung können bereits mit einer Auflösung von 1,25 Kilometern rechnen. Deren Abbildungen sind kaum noch von Satellitenbildern zu unterscheiden (siehe Erdkugel im Aufmacherbild). Erst Exascale-Rechner, die heutige Weltspitze mit einer Trillion Rechenoperationen pro Sekunde, können vollständige Klimasimulationen in einer Auflösung von einem Kilometer berechnen, erklärte Thomas Lippert, Leiter des Jülich Supercomputing Centre (JSC) im Mai 2022.
Im Juni 2022 fiel dann die Entscheidung der europäischen Supercomputing-Initiative EuroHPC JU, 2023 den ersten europäischen Exascale-Rechner in Jülich aufzubauen. Weil dieser Superrechner allerdings nicht nur Wetterverläufe, sondern beispielsweise auch Pandemien und Energieerzeugung simulieren soll, fordern deutsche, britische, US-amerikanische und Schweizer Klimawissenschaftler in einer internationalen Initiative bereits einen weiteren Exascale-Rechner, der ausschließlich Klima- und Klimafolgenmodelle berechnen soll.
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