Kickoff-Treffen der dritten Phase des Projekts PalMod am DKRZ

Kickoff-Meeting

Nach einer Begrüßung durch den Projektkoordinator Prof. Mojib Latif gaben die PalMod-Arbeitsgruppenleiter:innen - Prof. Gerrit Lohmann, Prof. Tatiana Ilyina, Prof. Kira Rehfeld sowie Dr. Swati Gehlot (DKRZ) und Dr. Jean-Philippe Baudouin - einen Statusbericht zu aktuellen und geplanten Aktivitäten. An den nächsten beiden Tagen folgten Vortragssessions zu den Themen „Vergleich von Modellen & Modelle und Daten“, „Schwellenwerte / Kipppunkte des gekoppelten Systems“ und „Zukünftiges Klima und Maßnahmen“. Während der beiden Poster-Sessions präsentierten einzelne Projektpartner:innen ihre Arbeiten, Ergebnisse aus der letzten Projektphase oder zukünftige Herausforderungen und bildeten so die Grundlage für einen informellen Austausch untereinander.

Interview mit Prof. Gerrit Lohmann anlässlich des Kickoffs von PalMod Phase III: https://www.fona.de/de/aktuelles/nachrichten/2024/06/240611_Interview_GLohmann_PalMod_III.php

Was ist PalMod?

PalMod (PALeo MODeling: A national paleo climate modelling initiative) ist ein Projekt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über eine Zeitdauer von 10 Jahren in drei Phasen gefördert wurde. Das Projekt hat zum Ziel, die Klimavariabilität der letzten gut 120.000 Jahre und die relevanten Prozesse zu verstehen, hierfür arbeiten Wissenschaftler:innen aus ganz Deutschland unter dem Dach von PalMod zusammen. Zu den zehn Projektpartnern gehören Institute aus der Helmholtz Gemeinschaft, Max-Planck-Gesellschaft, der Leibniz Gemeinschaft, Universitätsinstitute als auch das DKRZ.

Aktuell ist die dritte Projektphase mit einem Kick-Off am DKRZ gestartet.

Womit beschäftigt sich das PalMod?

PalMod soll Wechselwirkungen zwischen Klimawandel, Reaktion der Eisdecke (Meeresspiegel) und biogeochemischen Zyklen identifizieren und eingrenzen, die letztlich die Empfindlichkeit des Erdsystems auf Zeitskalen von bis zu mehreren Jahrtausenden bestimmen. Die vergangenen Klimaepochen zeigen eine große Vielfalt an Schwankungen, manchmal mit sehr schnellen Veränderungen oder Umkehrungen. PalMod geht davon aus, dass gekoppelte Klimamodelle, die auf der Grundlage dieser Klimaschwankungen getestet wurden, eine zuverlässigere Schätzung des zukünftigen Klimas ermöglichen. In den Projektphasen PalMod I und II wurden Klimamodelle mit dem Schwerpunkt entwickelt, Phänomene simulieren zu können, wie sie als Reaktion auf abrupte Klimaereignisse infolge der globalen Erwärmung auftreten könnten. Während der PalMod-Phase I wurden umfassende gekoppelte Klima-Eisdecke-Modelle entwickelt und optimiert, um die Entgletscherung des letzten Eiszeitzyklus zu untersuchen. Anschließend befasste sich PalMod Phase II mit dem Verhalten des Erdsystems unter verschiedenen klimatischen Randbedingungen während des letzten Eiszeitzyklus, wobei der Schwerpunkt unter anderem auf dem Beginn der Eiszeit, der Phase III der marinen Isotopen und Enteisungsstudien lag.

Phase III von PalMod ist als umfangreiche Produktionsphase vorgesehen, in der koordinierte Übergangsexperimente für die drei wichtigsten Zeitintervalle (letzte Enteisung und Holozän, Phase 3 der marinen Isotopen und Beginn der letzten Eiszeit) durchgeführt werden. Die Analyse der Modellergebnisse wird von den Auswirkungen auf zukünftige Klimaänderungen geleitet. Durch die Integration interaktiver Eisschildmodule, dynamischen Permafrosts mit prognostischem CO₂ wird PalMod Phase III in der einzigartigen Lage sein, kritische Wissenslücken in der Paläoklimawissenschaft rechtzeitig zu schließen.
Kernfragen, die in PalMod Phase III beantwortet werden sollen.

Die Schlüsselfragen der dritten Projektphase lauten nun:

• Wird das künftige Klima mehr oder weniger variabel sein?
• Wo liegen kritische Schwellen, bei deren Überschreiten es zu schnellen Regimewechseln kommt?
• Wie empfindlich reagieren Meeresströmungen in einer sich erwärmenden Welt?
• Könnten die polaren Eisschilde auf katastrophale Weise zusammenbrechen?
• Wie schnell kann der Meeresspiegel unter heutigen und künftigen Klimabedingungen steigen?
• Wie hoch ist das Potenzial für eine rasche Freisetzung von Kohlenstoff aus dem auftauenden Permafrost in einer sich erwärmenden Welt?

Rolle des DKRZ in PalMod

Das DKRZ ist seit dem Projektstart im August 2015 Teil des PalMod-Konsortiums.

Während der ersten beiden Phasen arbeitete das DKRZ an der Optimierung der auf seinem HPC-System laufenden Simulationen und erforschte neue Algorithmen und andere Computerarchitekturen.

Als Teil der übergreifenden Arbeitsgruppe in Phase II kümmerte sich das DKRZ auch um die Optimierung der ESMs hin zu einem höheren Durchsatz des vollständig gekoppelten Aufbaus, um das übergeordnete Ziel der Simulation eines vollständigen Eiszeitzyklus zu ermöglichen.

Während der Phase II von PalMod implementierte das DKRZ zum ersten Mal einen dedizierten Workflow für das Forschungsdatenmanagement (RDM) für das PalMod-Projekt. Es wurde ein Rahmen für die Kommunikation zwischen den verschiedenen Arbeitspaketen durch die Erstellung und Pflege eines Datenmanagementplans (DMP) geschaffen. Zu den PalMod-RDM-Aspekten gehörten auch die Planung und Implementierung von Datenproduktionsstandards (für gekoppelte Modelldaten), Datenaustausch, Langzeitarchivierung und gemeinsame Nutzung zwischen internen und externen Projektpartnern.

Um die umfangreichen Bemühungen der PalMod-Modellierungsgemeinschaft mit einer breiten Palette verfügbarer gekoppelter ESM-Experimente während Phase II und Phase III zu unterstützen, übernimmt das DKRZ die RDM-Workflows für die Modelldatenstandardisierung (CF-CMOR-Standard), die ESGF-Veröffentlichung sowie die langfristige Datenarchivierung über WDCC.

Teilnehmer:innen des Kickoff-Treffens der Phase III des Projekts PalMod.