24.02.13

Klimaforschung

Klimarechenzentrum feiert 25-jähriges Bestehen

Das Deutsche Klimarechenzentrum in Hamburg ist längst zu einer festen Einrichtung in der internationalen Klimaforschung geworden.

Von Edgar S. Hasse
Foto: dpa
25 Jahre Klimarechenzentrum
Computerfestplatten im deutschen Klimarechenzentrums in Hamburg. Das DKRZ wurde am 11.11.1987 gegründet und feiert am 25. Februar sein 25-jähriges Bestehen

Hamburg. Geophysiker Michael Böttinger denkt am liebsten in bewegten Bildern und in Grafiken. Er sitzt vor seinem Laptop und klickt sich durch bunte Visualisierungen von Klimamodellen. Sie zeigen die Erdkugel mal in knallroter Farbe, mal tiefblau. Jahrzehnte und Jahrhunderte, Kontinente und Länder sind hier nur Bruchteile von Sekunden voneinander entfernt.

Und manchmal, sagt der Leiter der Gruppe Visualisierung und Öffentlichkeitsarbeit im Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ), machen die Klimawissenschaftler Folgendes: "Wir ärgern virtuell die Erde." Dann werden Daten eingegeben, die den Globus in den nächsten Jahrzehnten um bis zu sechs Grad Celsius aufheizen. Und sogar noch mehr. Mit der Folge, dass Schalentiere in den Meeren keinen Kalk mehr bilden können.

Das Zahlenwerk, auf das der 51-jährige Geophysiker permanent zurückgreift, stammt vom Klimarechner "Blizzard". Die 25 Tonnen schwere und 250 Quadratmeter umfassende elektronische Rechenmaschine steht im DKRZ-Gebäude in der Hamburger Bundesstraße und gilt gleichsam als digitaler Kern der deutschen Klimaforschung.

Vor allem die Kollegen des Max-Planck-Instituts für Meteorologie mit Sitz in der Hansestadt greifen auf die Rechenpower und die Daten zurück. Mit internationalem Erfolg.

Peter Gruss, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft: "Dem Deutschen Klimarechenzentrum ist es mit zu verdanken, dass die Modellierungen der Forscher zu den besten der gehören und ihre Forschung einen exzellenten Ruf genießt."

Soviel Lob kommt nicht von ungefähr, denn das Klimarechenzentrum feiert an diesem Montag und Dienstag mit einem Symposium sein 25-jähriges Jubiläum. Auf dem Programm stehen Grußworte und wissenschaftliche Vorträge. Mit dabei: Professor Klaus Hasselmann, der Gründungsdirektor des Max-Planck-Instituts für Meteorologie.

Er hatte in den 90er-Jahren für Aufsehen gesorgt und weltweit erstmals nachgewiesen, dass die gegenwärtige Erderwärmung nicht vorrangig auf natürliche Prozesse, sondern zum überwiegenden Teil auf den Menschen zurückgeht.

"Das DKRZ", sagt der Emeritus, "hat es uns ermöglicht, einige Meilensteine zu setzen. Wir konnten erstmals nachweisen, dass die globale Erwärmung mit 95-prozentiger Wahrscheinlichkeit vor allem eine Folge der Treibhausgasemissionen ist."

Als das Deutsche Klimarechenzentrum im Januar 1988 mit rund 22 Mitarbeitern seine Arbeit aufnahm, zeichneten sich schon jene revolutionären technischen Prozesse ab, die bis heute zum kompletten Austausch der Megarechner im Zeitraum von nur fünf Jahren führt.

Bereits der 1988 installierte Rechner "Cray 2S" mit vier Prozessoren rechnet zehnmal schneller als sein Vorgänger. Diese neue Geschwindigkeit, sagt Michael Böttinger, und der wesentlich größere Hauptspeicher von einem Gigabyte ermöglichte eine bessere Auflösung in den Klimamodellen. "Sein Einsatz führte zur Geburtsstunde gekoppelter 3D-Atmosphäre-Ozean-Modellen in Deutschland."

Im Jahr 2002 brachte der Rechner "Hurrikan" frischen Wind in die Klimasimulation. Er verfügt über 192 Prozessoren, kann 1500 Milliarden Rechenschritte pro Sekunde realisieren und gehört in die Top 500 der weltweit führenden Rechenzentren. Vor allem aber ist er in der Lage, das Netz der Prognosen immer enger zu ziehen.

In der Festschrift zum 25-jährigen Jubiläum formuliert es der Kieler Klimaforscher und langjährige DKRZ-Nutzer Mojib Latif rückblickend so: "Bislang konnten wir globale Simulationen mit einer Auflösung von ungefähr 300 Kilometern durchführen. Jetzt können wir 100 Kilometer erreichen."

Es geht noch besser. Als im Jahr 2009 der damalige Bürgermeister Ole von Beust symbolisch den Knopf drückte, nahm Europas größter Klimarechner "Blizzard" seinen Dienst auf. Die Kosten: 35 Millionen Euro.

Mit einer Leistung von 160 Teraflop pro Sekunde können Wissenschaftler nun im globalen Modell regionale Klimaphänomene wie Stürme und sehr kleine Meereswirbel noch exakter berechnen. Auf der Weltrangliste der 500 besten Rechner rangiert "Blizzard" im Mittelfeld.

Doch auch seine Zeit ist spätestens 2014 abgelaufen. "Der neue Supercomputer wird etwa 20-mal so leistungsfähig sein wie unser heutiger Rechner", sagt Professor Thomas Ludwig, DKRZ-Geschäftsführer und Professor für Wissenschaftliches Rechnen. Wie revolutionär die technische Entwicklung verläuft, bringt der Informatiker so auf den Punkt: "Das iPhone 5 hat die dreifache Rechenleistung unseres ersten Rechners."

In den vergangenen 25 Jahren sei die Rechenleistung bei den Supercomputern um den Faktor von einer Million gestiegen. Hoch bleibt allerdings der Stromverbrauch. Im Jahr verbraucht "Blizzard" nach Ludwigs Angaben rund 16 Millionen Kilowattstunden Strom, selbstverständlich aus erneuerbaren Energien.

as ist ungefähr soviel, wie 4000 Haushalte pro Jahr benötigen. "Wir beziehen den Strom von den Stadtwerken Gießen und geben dafür jährlich rund zwei Millionen Euro aus", sagt Prof. Ludwig.

Dass die Arbeit mit dem Klimarechner kein wissenschaftlicher Selbstzweck ist, weiß kaum einer besser als Bundesumweltminister Peter Altmaier (CDU). "Denn die Klimaforschung steht am Anfang der internationalen Klimapolitik. Es war die internationale Gemeinschaft der Klimaforscher, die seinerseits die Politik auf die Gefahr des zunehmenden Treibhausgaseffekts aufmerksam gemacht und letztlich die internationale Klimapolitik erfolgreich angestoßen hat", sagte der Minister. Mit dem Weltklimarat habe die Forschung bis heute ein festes Standbein in der Klimapolitik.

Auch wenn die neuen Großrechner viel Strom verbrauchen und im Schnitt 40 Millionen Euro kosten, sind sie für Forscher unverzichtbar. Denn je höher die Auflösung in den Modellen sei, umso genauer können die Prozesse abgebildet werden, sagt Professor Hasselmann.

Bundesumweltminister Altmaier hält die Klimaforschung auch in Zukunft für unverzichtbar: "Wir wissen zwar von der Klimawissenschaft, dass es einen von Menschen gemachten Klimawandel gibt. Aber wir brauchen noch mehr Informationen, damit die Politik die richtigen Stellschrauben in die richtige Richtung drehen kann."

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