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DF9JD > LEXIKON 26.03.05 10:43l 70 Lines 3851 Bytes #999 (0) @ DL
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Folgender Beitrag ist von Klaus, DL5EJ
Mittelfristige Wettervorhersagen März 1994
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Ein wichtiger Fortschritt wurde inzwischen durch die Gesellschaft
für Mathematik und Datenverarbeitung (GMD) erzielt. Erstmalig
gelang es, ein meteorologisches Prognoseprogramm auf echten Pa-
rallelrechnern einzusetzen. Parallelrechner bieten eine prinzi-
piell unbegrenzte Rechenleistung , weil sich hunderte oder tau-
sende leistungsfähiger Prozessoren eine Aufgabe teilen können.
Damit eröffnet der Einsatz von Parallelrechnern bei Wetter- und
Klimamodellen qualitativ neue Möglichkeiten . Das entscheidende
Hindernis ist jedoch noch, daß keine spezielle Software für die-
ses Einsatzmodell zur Verfügung steht. Die für herkömmliche Su-
perrechner entwickelte Software läßt sich bei massiv parallelen
Systemen nicht verwenden. Parallelrechner werden daher heute vor
allem in Universitäten-Großforschung eingesetzt. Für die großen
Anwendungen und den Dauereisatz in Industrie und zentralen
Dienstleistungseinrichtungen fehlen die mathematischen Methoden
und die Software weitgehend.
In einer Kooperation mit dem europäischen Zentrum für mittelfri-
stige Wettervorhersagen (EZMW)in Reading, Großbritannien, wurde
das Prognoseprogramm "integrated forecasting system" (I F S ) pa-
rallelisiert. Das komplexe Programmpaket wird täglich zur Vorher-
sage des europäischen Wetters eingesetzt. Den Mitarbeitern der
Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung (G M D ) ist es
in nur einem Jahr gelungen, das dreidimensionale Vorhersagemodell
algorithmisch so aufzubereiten und zu strukturieren, daß es auf
den schnellsten heute zur Verfügung stehenden massiven parallelen
Systemen eingesetzt werden kann. Das entsprechende parallele Pro-
gramm läuft mit sehr hoher Effizienz auf den neuen parallelen Su-
perrechnern. Das Wetterprogramm umfaßt rund 200 000 Programmzei-
len. Ausgehend von den gemessenen Eingabedaten werden die progno-
stischen Variablen wie Feuchtigkeit, Temperatur und Druck berech-
net. Das numerische System verwendet ein globales, dreidimensio-
nales Rechengitter mit mehr als 4 Millionen Punkten mit Abständen
am Äuquator von rund 60 km und 31 Höhenschichten. Die Unbekannten
werden pro Zeitschritt in jedem Gitterpunkt neu berechnet. Für
eine 10-Tage-Vorhersage werden rund 1000 Zeitschritte durchge-
führt. Zur Erhöhung der Vorhersagegenauigkeit ist es wünschens-
wert, das Rechengitter in jeder der drei Raumdimensionen und in
der Zeit um mindestens den Faktor 2 zu verfeinern. Derartige
Simulationen auf dem resultierenden Rechengitter von mehr als 30
Millionen Gitterpunkten würden auf den derzeit eingesetzten Rech-
nern mehr als 30 Stunden Rechenzeit für eine 10-Tages-Vorhersage
benötigen und sind daher heute noch nicht sinnvoll. Hochgradig
parallele Rechner werden es aber ermöglichen, auch derart reche-
nintensive Aufgaben schnell genug zu bewältigen. Die Software
steht jetzt auf Grund der Arbeit der GMD zur Verfügung.
Die Ergebnisse dieses Projekts sind auch von besonderer Bedeutung
für die Vorhersage langfristiger Klimaveränderungen. Die in die-
sem Bereich eingesetzten Atmosphärenmodelle benutzen ähnliche Al-
gorithmen, also vorgeschriebene Rechenmodelle, wie die mittelfri-
stigen Wettervorhersagen.Die Parallelisierungsstrategie ist so-
mit auf Klimasimulationen übertragbar. Zur Bearbeitung der in der
Meteorologie anfallenden immensen Datenmengen wurden neue Metho-
den der optischen Darstellung entwickelt. Sie erlauben neuartige,
dreidimensionale visuelle Simulationen des globalen Wettergesche-
hens. Auch die hierzu benötigten anspruchsvollen Rechnungen wer-
den auf parallelen Systemen abgewickelt.
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eingeschrieben in PR von Alfred - DF9JD @ DB0IZ -
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