Neues Domizil für das Deutsche Klimarechenzentrum

Das Superhirn der Klimaforscher

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Angelika Hillmer

Seit dieser Woche ist alles am Platz: Die 35 Mitarbeiter des Rechenzentrums zogen zum Hochleistungscomputer.

Er heißt Schneesturm, doch seine Hauptaufgabe ist es, die Erderwärmung zu berechnen. Der IBM Power 6 Hochleistungscomputer namens "Blizzard", das neue Superhirn der Hamburger Klimaforscher, bezog bereits im Frühjahr das neue Gebäude des Deutschen Klimarechenzentrums (DKRZ). In dieser Woche folgten ihm die 35 DKRZ-Mitarbeiter in das noch von einer Baustelle umgebene neue Domizil an der Bundesstraße 45a.

Der jetzt hergestellte kurze Draht zum "Blizzard" sei für ihn und seine Mitarbeiter sehr hilfreich, sagt Ulf Garternicht, Technischer Leiter des Rechenzentrums: "So ein Rechner braucht ständig Fürsorge. PC-Besitzer kennen Probleme mit der Festplatte - unser Computer hat etwa 10 000 Festplatten." Mehrmals im Monat müsse eine ausgetauscht werden, sagt er. Die komplizierten Klimasimulationen, die Monate laufen, müssen dafür aber nicht unterbrochen werden. Garternicht: "Wir haben eine große Redundanz. Wenn etwas kaputtgeht, heißt das noch lange nicht, dass der Rechner steht."

Der IBM-Computer ist der größte Klimarechner Europas und absolviert derzeit seinen Probebetrieb. Die Ausrichtung auf einen Themenschwerpunkt sei ein großer Vorteil gegenüber anderen Rechnern, die für die Wissenschaft im Einsatz sind, so Garternicht. Ein zweiter ist die zentrale Lage im KlimaCampus Hamburg, an dem verschiedene wissenschaftliche Disziplinen zum Klimawandel forschen. "Wir sprechen viel mit den Hauptnutzern des Computersystems, fragen sie, welche Rechendienstleistungen sie gern hätten."

Die Klimaforschung arbeitet mit riesigen Datenmengen. Deshalb ist auch der Speicher des Rechenzentrums ein Vertreter der Superlative. Die Daten werden mit einer Geschwindigkeit von fünf Gigabyte pro Sekunde ins Archiv geschrieben oder ausgegeben. Derzeit beinhaltet es zehn Petabyte (peta=10{+1}{+5}). Die vom Computer errechneten Datenmengen ließen sich durch kein Kabel in einer ausreichenden Geschwindigkeit transportieren - auch deshalb ist der Standort im Mekka der Klimamodellierung günstig.

Die Leistungskraft der IBM Power 6 erlaubt den Modellierern genauere Berechnungen. "Früher rechneten die Modelle nur die Physik der Atmosphäre und die Prozesse an der Meeresoberfläche", sagt Jana Meyer vom DKRZ. "Dann kamen die Ozeane hinzu und inzwischen auch die Kohlenstoff-Freisetzung oder -bindung durch Böden und Landpflanzen. Das Ziel lautet, den Kohlenstoffkreis, zu dem auch die Treibhausgase Kohlendioxid und Methan gehören, komplett abzubilden."

Die zweite große Herausforderung ist die Auflösung der Modelle. Globale Simulationen haben sehr grobe Raster von mindestens 100 mal 100 Kilometern. Um die Rechenzeit im Griff zu behalten, wurde die kleinste Skalierung von zehn mal zehn Kilometern bislang nur in regionalen Modellen eingesetzt. Nur sie kann kleinräumige Wetterphänome wie Gewitter oder Wirbelwinde abbilden.

Der deutsche Beitrag zum jüngsten Bericht des Weltklimarates IPCC von 2007 ist im DKRZ gerechnet worden - mit einem 200-Kilometer-Raster. "Blizzard" ermöglicht nun Simulationen für den nächsten Bericht (erscheint voraussichtlich 2013) von 80 mal 80 Kilometer für Vorgänge in der Atmosphäre und 45 mal 45 Kilometer für den Ozean. Meyer: "Die Anforderungen des IPCC wachsen mit der Leistungsfähigkeit der Rechner."

Das Projekt "Puma" gehört zu den ersten Aufgaben des neuen Supercomputers. Es ist ein abgespecktes Weltmodell, das in dieser Light-Version sehr kleinkariert angelegt ist, ohne "Blizzard" zu überfordern. "Wir rechnen global mit einem Zehn-mal-zehn-Kilometer-Raster", sagt Dr. Edilbert Kirk vom Meteorologischen Institut der Universität Hamburg. "Um diese Auflösung zu erreichen, mussten wir die Komplexität des Modells reduzieren. Wir betrachten zum Beispiel nur Kohlendioxid und Ozon, nicht aber Methan oder andere Spurengase. Trotz der Vereinfachungen erreicht Puma 90 Prozent der Qualität des komplexen Modells, ist aber zehnmal schneller zu rechnen." Hauptziel sei es, herauszufinden, wie viel Genauigkeit nötig ist, um verlässliche Prognosen zu erreichen.

Eine ganz handfeste Zukunftsaufgabe des DKRZ lautet: Strom sparen. Die Energieeffizienz von Hochleistungsrechnern ist ein Schwerpunktthema von Prof. Thomas Ludwig, technischer Geschäftsführer des DKRZ. Garternicht: "Natürlich müssen wir auch hier Fortschritte erreichen. Schließlich wollen wir nicht - mit unserem Energieverbrauch - Teil des Problems sein, sondern - mit der Forschung - Teil der Lösung."

Sehen Sie unter www.abendblatt.de/gezeiten die Simulation des Max-Planck-Instituts.

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