Supercomputer berechnen genauere Klimamodelle

14.06.2017

Mit Hochleistungsrechnern gelang es ETH-Wissenschaftlern, kilometergenaue Wetter- und Klimasimulationen zu erstellen. Damit können erstmals Gewitter und Regenschauer eindeutig abgebildet werden.

Die Klimasimulation mit einer Maschenweite von 2.2 km wurde für einen Grossteil Europas über einen Zeitraum von zehn Jahren berechnet. Die Studie von David Leutwyler vom Institut für Atmosphäre und Klima (IAC) wird unter anderem von AGUs Earth & Space Sciene News in einem Artikel näher beleuchtet.

Visualisierung einer Klimasimulation über Europa  
Visualisierung einer  Klimasimulation über Europa in zwei verschieden Auflösungen welche die Sommerkonvektion über Europa zeigen. (Links) Eine Simulation mit 12 km Auflösung und parametrisierter Konvektion und (rechts) eine 2 km Simulation mit explizit aufgelöster Konvektion. Die Wolken werden in Graustufen dargestellt und die Farbskala zeigt Niederschlagsraten in mm/h.

Die Simulationen wurden mit einer neuen Version des Wetter und Klimamodells COSMO durchgeführt. COSMO ist ein komplexes Computerprogramm, welches auf Hochleistungsrechnern läuft und über 300000 Zeilen Quellode umfasst. Es wird von vielen europäischen Wetterzentren – einschliesslich MeteoSchweiz – sowie von rund 200 Wissenschaftlern an verschiedenen Universitäten und Klimazentren eingesetzt, etwa dem Center for Climate Systems Modelling C2SM an der ETH Zürich. Hochleistungsrechner, auch Supercomputer genannt, bestehen aus einer grossen Anzahl miteinander vernetzten Computern und reizen die Möglichkeiten dessen aus, was berechnet werden kann. Speziell an der Studie ist, dass die verwendete COMSO Version neben Mehrkernprozessoren auch Grafikprozessoren (GPUs) nutzt.

Auflösung ab einem Kilometer

Mit den heute etablierten Klimamodellen ist die Simulation von Gewittern und Regenschauern schwierig, weil die Maschenweite der Rechengitter (10-200 km) zu weit ist um z. B. die Dynamik kleinskaliger Sommergewitter direkt abzubilden. Um diese Wettersysteme abzubilden benötigen diese Modelle deshalb halb-empirische Näherungsverfahren. In der gegenwärtigen Studie wurde die Maschenweite auf eine Kilometerskala verfeinert. Ab einer Auflösung von 1 km wird es möglich, konvektive Wolken, welche Gewitter und Regenschauer verursachen, eindeutig abzubilden. Dies erlaubt es, das Modell näher an den physikalischen Grundprinzipien zu formulieren.

Weiterführende Informationen

 
 
URL der Seite: https://www.usys.ethz.ch/news-veranstaltungen/news/archiv/2017/06/konvektionsaufloesende-klimasimulationen.html
Wed Jun 28 00:25:13 CEST 2017
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