Klimamodelle VSC ICON

Moderne Klimamodelle simulieren viele Komponenten des Klimasystems, wie Wolken, Niederschlag, Wind, Meeresströmungen, Vegetation sowie die Quellen und Senken von Treibhausgasen und alle ihre gegenseitigen Wechselwirkungen. Dadurch gehören sie zu den ressourcenintensivsten Anwendungen, die auf modernen High-Performance-Computing-Systemen (HPC) ausgeführt werden können.

Die neuesten Modelle auf der Kilometerskala erfordern große parallele Rechenressourcen, die in der Regel Hunderte von Rechenknoten übersteigen. Im Gegenzug setzen sie neue Maßstäbe für die Anzahl der gleichzeitig ausführbaren Prozesse, und liefern Ergebnisse in immer höherer Auflösung.

Zugang zum VSC

Ein Fokus des Instituts für Meteorologie und Geophysik der Universität Wien ist es, die Studierenden mit HPC-Skills auszustatten, welche für das Beherrschen von Klimamodellierungssoftware- und workflows entscheidend sind.

In der Vorlesung “Modelling and Data Analysis” unter der Leitung von Lukas Brunner, Blaž Gasparini und Daria Tatsii lernen Studierende, wie klimatische Prozesse in einem Computermodell simuliert werden können. Um ihr Wissen durch praktische Übungen zu vertiefen, erhielten die Studierenden im Wintersemester 2023 Zugang zur HPC-Infrastruktur des Vienna Scientific Cluster (VSC).

Auf diese Weise hatten sie die Möglichkeit, fortgeschrittene Simulationen mit ICON durchzuführen - einem äußerst vielseitigen Atmosphärenmodell für globale und regionale Wetter- und Klimasimulationen. Sie lernten dabei, wie man das ICON-Modell einrichtet und ausführt, anschließend analysierte die Gruppe die Ergebnisse der Simulationen.

Ergebnisse

Die ICON-Simulationen lieferten Aufschlüsse darüber, welcher Anteil des globalen Klimawandels auf Veränderungen der Kohlendioxidkonzentration und welcher auf Temperaturerhöhungen zurückzuführen ist.

In der realen Welt sind die beiden Effekte miteinander verbunden und können daher nur mit Hilfe von Klimamodellen getrennt untersucht werden. Trotz anfänglicher Schwierigkeiten beim Kompilieren und Ausführen des Klimamodells hatten die Studierenden Spaß daran, die Grundlagen der Klimawissenschaft in einem praktischen Umfeld zu erlernen.

Vorbereitet auf reale Herausforderungen

Die Übung am VSC war nicht nur eine ausgezeichnete Gelegenheit, um modernste Klimamodelle kennenzulernen, sondern auch, um die typischen Herausforderungen zu erleben, mit denen die Forschungsgemeinschaft derzeit konfrontiert ist, auch am Institut für Meteorologie und Geophysik.

Die Gruppe für Klimadynamik und Modellierung befindet sich zum Beispiel derzeit im Prozess der Portierung einer km-Maßstabversion von ICON am VSC. Für aussagekräftige Forschung sind dafür mindestens 100 parallele Knoten erforderlich, die nur Hochleistungsrechenzentren wie das VSC bereitstellen können.

Nachwort

Der Zugang zum VSC für Studierende wurde von EuroCC Austria vermittelt. Gemeinsam mit dem VSC unterstützt EuroCC Austria die nächste Generation von HPC-UserInnen, die mit modernsten Tools komplexe Probleme in der Klimaforschung und anderen Wissenschaftsbereichen angehen kann.

Dies ist das zweite Mal, dass EuroCC Austria und VSC mit Lukas Brunner, Blaž Gasparini und Daria Tatsii zusammenarbeiten. Letztes Jahr nutzten ihre Studierenden das VSC, um mit dem Klimamodell CESM2 zu arbeiten. Weitere Informationen dazu finden Sie hier

Zurück zu Stories