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STORM: Ozeanströmungen

STORM ist ein Konsortial-Projekt verschiedener deutscher Einrichtungen mit dem Ziel, ein besonders hoch aufgelöstes globales Klimamodell zu entwickeln und anhand einer Simulation des 21. Jahrhunderts zu untersuchen, welche Einflüsse die damit mögliche bessere Darstellung kleinskaliger Prozesse auf Ergebnisse von Klimasimulationen haben können.

Auf Basis der bewährten Modellkomponenten ECHAM (Atmosphäre) und MPI-OM (Ozean) wird im Rahmen des Konsortialprojektes STORM, das von Wissenschaftlern am KlimaCampus geleitet wird, ein besonders hoch aufgelöstes Klimamodell entwickelt. Bei einer durchschnittlichen horizontalen Auflösung der atmosphärischen Komponente von etwa 40 km (768x384 Punkte auf einem Gauß-Gitter) bei 199 Schichten in der Vertikalen ergeben sich 59 Millionen Gitterpunkte, für die die Berechnungen jeweils durchgeführt werden müssen.

Wissenschaftliche Ziele

  • Wie ändern sich Klima und Klimasensitivität aufgrund der durch die hohe Auflösung ermöglichte Berechnung kleinskaliger Wirbel im Ozean?
  • Regionale Klimaänderungen: Dank der hohen Auflösung können die Ergebnisse der STORM Simulationen als Basis für weitere Rechnungen mit Regionalmodellen noch höherer Auflösung dienen.
  • Auf Basis der STORM-Ergebnisse können Untersuchungen zur Variabilität und Änderung einer Reihe von Klimagrößen durchgeführt werden, die insbesondere für die Klimafolgenforschung wichtig sind, wie z.B. Extremwertstatistiken oder die Instensität und Frequenz von Sturm-bedingten Flutereignissen.

 

Ergebnisse

 Storm_Cloudwater_320Das nebenstehende Bild zeigt eine Momentaufnahme der simulierten Wolkenwasser- und Wolkeneis-Verteilung auf der Südhemisphäre.

Für die ozeanische Modellkomponente, MPI-OM TP6M, wird ein noch wesentlich feineres Rechengitter verwendet, um auch kleinskalige Ozeanwirbel in der Simulation berechnen zu können. Bei etwa 10 km Gitterpunktsabstand in der Horizontalen (3602x2394 Punkte pro Schicht) und 80 Schichten in der Vertikalen müssen die Modellgleichungen für etwa 690 Millionen Gitterpunkte auf einem krummlinigen tripolaren Gitter, welches den Ozean überwiegend gleichmäßig abdeckt, gelöst werden.

 

 

Die Visualisierung unten zeigt das Strömungsfeld des Ozeans in 75 Metern Tiefe, wie es von dem globalen Ozeanmodell MPIOM TP6M simuliert wird. Die Animation läuft über zwei Modelljahre. Das Modell hat bei einer horizontalen Auflösung von etwa 10 km und 80 Schichten in der Vertikalen insgesamt knapp 700 Mio Gitterpunkte auf einem krummlinigen tripolaren Gitter, welches den Ozean überwiegend gleichmäßig abdeckt. Die Ozeanmodellierungen in STORM nutzen alleine 1920 Rechenkerne (d.h. 60 Rechenknoten mit je 32 Kernen) der Blizzard und benötigen etwa 1,3 TeraByte des Hauptspeichers. Pro Tag werden 197 Modelltage berechnet.

Die Visualisierung zeigt deutlich ist die kleinskalige Wirbelstruktur der wichtigsten nordatlantischen Strömungen zu erkennen

 

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