Neuer Supercomputer am DKRZ Mistral rechnet für die Klimaforschung

Autor / Redakteur: Jana Meyer* / Ulrike Ostler

Mit dem Supercomputer „Mistral“ nimmt das Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ) einen der leistungsfähigsten und Energie-effizientesten Hochleistungsrechner weltweit in Betrieb, der für die Klimasimulation eingesetzt wird. Seine Leistung beträgt drei Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde (3 PetaFLOPS). Der Speicherplatz umfasst 50 Petabyte.

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Olaf Scholz, Erster Bürgermeister der Freien und Hansestadt Hamburg, und Prof. Thomas Ludwig, Geschäftsführer des DKRZ vor dem neuen Supercomputer "Mistral".
Olaf Scholz, Erster Bürgermeister der Freien und Hansestadt Hamburg, und Prof. Thomas Ludwig, Geschäftsführer des DKRZ vor dem neuen Supercomputer "Mistral".
(Bild: DKRZ)

Mit seiner Leistung soll der Supercomputer „Mistral“ in der Endausbaustufe bei gleich bleibendem Energieverbrauch gut 20 Mal schneller und um ein Vielfaches leistungsfähiger sein als sein Vorgänger. Mit der Kombination aus Supercomputer, besonders großem Festplattensystem und einem der größten Klimadaten-Archive der Welt will das DKRZ dazu beitragen, Deutschland eine Spitzenposition in der Klimaforschung zu sichern.

Im Rahmen einer Festveranstaltung ist gestern der Superrechner eingeweiht worden: 41 telefonzellengroße Rechnerschränke, von denen viele mehr als eine Tonne wiegen, beherbergen den Supercomputer mit der Bezeichnung Mistral.

In der Endausbaustufe, die im Sommer 2016 erreicht wird, soll „Mistral“ dann gut 20 Mal schneller und um ein Vielfaches leistungsfähiger sein als sein Vorgängermodell, und das bei gleich bleibendem Energieverbrauch. Seine Rechenleistung wächst dann von heute 1,4 auf drei Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde (3 PetaFLOPS).

Wenn man vom heimischen Notebook oder PC ausgeht, sind das Dimensionen, die erahnen lassen, welche Leistung der Hochleistungsrechner erbringt. Das kommt ungefähr der aufsummierten Leistung 100.000 gängiger Notebooks gleich.

Wie errechnet man Klima?

Der Speicherplatz des Klimarechners umfasst heute mehr als 20 und im Endausbau 50 Petabyte; das entspricht umgerechnet einer Datenmenge von ungefähr zehn Millionen Spielfilmen. So geht das DKRZ auf die wachsenden Anforderungen von Wissenschaftlern ein, um verlässlichere und detailliertere Klimasimulationen erstellen zu können, die helfen, wichtige Prozesse in der Atmosphäre, der Biosphäre und in den Ozeanen zu simulieren und besser zu verstehen.

Aber wie wird eigentlich das Klima berechnet? Für Klimasimulationen unterteilt man Atmosphäre und Ozean in 3D-Gitterzellen. Für jede dieser Zellen werden auf Basis von Startwerten physikalische Gleichungssysteme gelöst, um zu Werten für einen in der Zukunft liegenden Zeitpunkt zu kommen. Diese bilden dann wiederum die Startwerte für den nächsten Durchgang und so weiter.

Je feiner das Gitter ist, desto kürzer muss der Zeitschritt gewählt werden, und umso mehr Berechnungen müssen durchgeführt werden. So führt etwa eine Verdoppelung der Auflösung zu einer Verzehnfachung des Rechenaufwandes. Regionalmodelle für Deutschland konnten bisher beispielsweise bestenfalls mit einer Auflösung von zehn Kilometern dargestellt werden.

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