Ausgabe 213

ÖSTERREICH JOURNAL NR.

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 213 / 19. 12. 2024WissenschaftNeuer Hochleistungsrechnerder GeoSphere Austria132… für Vorhersage, Warnungen, Krisenmanagement und KlimaforschungAm 12. November präsentierten WissenschaftsministerMartin Polaschek undder wissenschaftliche Generaldirektor derGeoSphere Austria, Andreas Schaffhauser,auf der Hohen Warte in Wien den neuenHochleistungsrechner der GeoSphere Austria.Der staatliche Wetter- und Erdbebendienst,vormals Zentralanstalt für Meteorologie undGeodynamik (ZAMG) und der geologischeDienst, die Geologische Bundesanstalt(GBA), vereinen mit 1. Jänner 2023 ihreExpertise in der GeoSphere Austria. DieseBundesanstalt leistet als nationaler geologischer,geophysikalischer, klimatologischerund meteorologischer Dienst einen wichtigenBeitrag zur Steigerung der gesamtstaatlichenResilienz und Krisenfestigkeit.Foto: BKA / AignerNeuer HochleistungsrechnerDie GeoSphere Austria hat im Herbst2024 einen neuen Hochleistungsrechner inBetrieb genommen. Zu den Anwendungsgebietenzählen unter anderem die staatlicheKrisenvorsorge, Vorhersagen und Warnungenbei Extremwetterereignissen, Modellierungvon Stadtklimaszenarien, Berechnungen zurLuftqualität und Prognosen für erneuerbareEnergieformen.Bis zu 870 Milliarden Rechenoperationenpro SekundeDer neue Hochleistungsrechner HPECray- XD2000 der GeoSphere Austria leistetbis zu rund 870 Milliarden Rechenoperationenpro Sekunde und ist damit rund 1,7 Malleistungsstärker als der bisherige Hochleistungsrechner.Dadurch werden zum BeispielWetter- und Klimamodelle um 20 bis40 Prozent schneller berechnet. Außerdemkönnen noch mehr Details berücksichtigtwerden, zum Beispiel mehr Meßdaten undnoch genauere physikalische Simulationen.Martin Polaschek, Bundesminister fürBildung, Wissenschaft und Forschung: „Spit-zenforschung braucht Spitzeninfrastruktur.Als Bundesregierung investieren wir gezieltin die Wettbewerbsfähigkeit unseres Forschungsstandorts.Hochleistungsrechner sindunverzichtbar für die frühzeitige Erkennungvon Extremwetterereignissen und spielenv.l.: Sylvia Bauer-Beck, kfm. Generaldirektorin der GeoSphere Austria, Bildungsminister MartinPolaschek und Andreas Schaffhauser, wissenschaftlicher Generaldirektor der GeoSpehereeine entscheidende Rolle für den Schutz derBevölkerung sowie der Prävention vonSchäden an Infrastruktur und Umwelt. Ge -meinsam mit der GeoSphere Austria konntenwir nun einen neuen Hochleistungsrechnerin Betrieb nehmen. Als BMBWF stellen wirhierfür 2,5 Mio. Euro Verfügung. Der neueHochleistungsrechner ermöglicht es, Wetterphänomenenoch präziser vorherzusagen,insbesondere im geografisch anspruchsvollenAlpenraum, für den mehrmals täglichdetaillierte Wettervorhersagen berechnetwerden. Damit werden wir Unwetter unddrohende Unwetterkatastrophen noch besservorhersehen können. Außerdem verfügt derHochleistungsrechner über Spezialmodelle,die für die Ausbreitung von gefährlichen Stof -fen, etwa nach Chemieunfällen oder Bränden,eingesetzt werden können. Damit leistetder Rechner einen wesentlichen Beitrag zumSchutz der Bevölkerung und der kritischenInfrastruktur Österreichs.“Andreas Schaffhauser, wissenschaftlicherGeneraldirektor der GeoSphere Austria:„Jede technologische Verbesserung steigertdie Möglichkeiten der modernen Meteorologie.Je detaillierter das Gelände und die Physikim Computer simuliert werden, destobesser sind Vorhersagen und Warnungen.Am neuen Hochleistungsrechner rechnen wirzum Beispiel unsere Wettervorhersagemodellefür Österreich und Umgebung in einerräumlichen Auflösung von bis zu 1,2 Kilometerund auf 90 Höhenschichten der Atmosphäre.Mithilfe des neuen Hochleistungsrechnerswird außerdem die Anzahl der indie Modellrechnungen eingehenden Beobachtungen,wie Satelliten-, Radar- und Flugzeugdaten,erneut gesteigert. Zusammen miteiner verbesserten Modellphysik könnensomit kleinräumige Ereignisse wie beispielsweiseschwere Gewitter besser vorhergesagtwerden. Der neue Hochleistungsrechnerdient auch der Verbesserung der Abschätzungvon Unsicherheiten. Die Wettermodelleverbessern sich zwar stetig, sind aber nichtperfekt. Daher sind Informationen über diemögliche Bandbreite eines bevorstehendenEreignisses wichtig, zum Beispiel die wahrscheinlichsteRegenmenge oder Sturmspitzeund die maximal möglichen Werte.“Anwendung Wettervorhersageund -warnungenAm Hochleistungsrechner der GeoSphereAustria laufen folgende regionale Vorhersagemodelleim operationellen Betrieb, umVorhersagen und Warnungen in unterschiedlichenVorhersagezeiträumen möglichstkleinräumig zu berechnen:»Österreich Journal« – https://kiosk.oesterreichjournal.at

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 213 / 19. 12. 2024m AROME: Horizontale Auflösung 2,5 Ki -lometer und 90 Schichten in der Vertikalen.Wird alle drei Stunden neu gerechnetund liefert Vorhersagen für den erweitertenAlpenraum für die nächsten 60 Stunden.m AROME-RUC (Rapid Update Cycle):Ermöglicht in einer horizontalen Auflösungvon 1,2 Kilometer und 90 Schichtenin der Vertikalen Wettervorhersagen fürdie nächsten zwölf Stunden für Österreichund Umgebung. Wird jede Stundeneu berechnet.Anbindung an das weltweitstärkste globale VorhersagemodellDie GeoSphere vertritt Österreich beimEuropäischen Zentrum für mittelfristigeWettervorhersage (ECMWF). Das ECMWFbetreibt das weltweit stärkste global rechnendeVorhersagemodell. GeoSphere Austriaverwendet ECMWF-Daten unter anderem fürdie Mittelfristprognose von bis zu zehn Ta -gen, Monatsprognosen und als Basis für dieeigenen hochaufgelösten Regionalmodelle,die am neuen Hochleistungsrechner laufen.ECMWF und die nationalen Wetterdiensteergänzen sich somit optimal. So ist eine effizienteModellkette möglich, die alle Ansprücheabdeckt.Im Rahmen erforderlicher Wartungsarbeitenam Hochleistungsrechner oder unvorhergesehenerStörungen im Betrieb desRechenzentrums auf der Hohe Warte kanndie gesamte Verarbeitungskette für die täglicheWettermodellierung innerhalb von Minu -ten zum ECMWF verlagert werden. Damitist der unterbrechungsfreie Betrieb auch imRahmen unvorhergesehener Ereignisse si -chergestellt. Wegen der hohen Bedeutungder ausfallssicheren Produktion für die Krisenvorsorgebleibt der Hochleistungsrechnerder ausschließlichen Verwendung durch dieGeoSphere-Austria vorbehalten.Die Kooperation mit nationalen undinternationalen Partnern ist von zentralerBedeutung für die Entwicklung der Wettermodelleder GeoSphere. Die Ressourcen desHochleistungsrechners ermöglichen auch inZukunft die Teilnahme an wichtigen internationalenund internationalen ForschungsundKooperationsinitiativen.Foto: GeoSphere AustriaWissenschaftDer 3.106 m hohe Sonnblick bietet alsObservatorium und Höhenforschungsstationin Höhe eine Plattform zur Durchführungunterschiedlichster Forschungsprojekte derGeoSphere Austria.Anwendung Ausbreitungsrechnungund LuftqualitätsvorhersageAm Hochleitungsrechner laufen auchSpezialmodelle für Ausbreitungsvorhersagennach Unfällen mit zum Beispiel chemischenSubstanzen oder nach Störfällen in Atomkraftwerken.Außerdem werden Vorhersagender Luftgüte berechnet, wie für Ozon, Feinstaubund Wüstenstaub.Diese Modelle sind sehr rechenintensiv,da sie eine Vielzahl von chemischen Prozessensimulieren und die Wechselwirkungender Schadstoffe mit dem Wetter berücksichtigen,zum Beispiel wie sich bestimmte Partikelin der Luft auf die Sonneneinstrahlungsowie auf Wolken- und Niederschlagsprozes -se auswirken und in welchem Ausmaß diesePartikel am Boden abgelagert werden.Mit dem Luftqualitätsvorhersage-Systemder GeoSphere Austria wird zwei Mal täglichdie Schadstoffverteilung bis zu 72 Stundenim Vorhinein in Europa und Österreichsimuliert.Aufgaben im Rahmen der Weltorganisationfür MeteoreologieDer neue Hochleistungsrechner unterstütztauch Aufgaben im Rahmen der Weltorganisationfür Meteoreologie (WMO): DieGeoSphere Austria ist eines von weltweitzehn „Regional Specialized MeteorologicalCentre for nuclear Emergency ResponseActivities (RSMC ERA)“ der WMO. Wirdirgendwo auf der Erde erhöhte Radioaktivitätgemessen oder ist in einem Kernkraftwerkein Unfall passiert, starten an der GeoSphere Austria Berechnungen, woher die ra -dioaktive Wolke kommt bzw. wohin siezieht.133Anwendung StadtklimaIm Bereich Stadtklima wird der Hochleistungsrechnergenutzt, um Modelle zur Vorhersagevon zum Beispiel urbanen Wärme -inseln am neuesten Stand der Wissenschaftzu betreiben. Der neue Rechner ermöglichtdie schnelle und detaillierte Simulation komplexerPhänomene und Wechselwirkungen imurbanen Raum, unterstützt die Entwicklungfundierter Entscheidungsgrundlagen undeffektiver Maßnahmen zur Klimawandelanpassungund trägt somit zur Resilienz gegenden Klimawandel bei.Stadtklimamodelle sind komplexe Computerprogramme,die Parameter wie Temperatur,Luftfeuchtigkeit, Windrichtung undWindgeschwindigkeit in der städtischen Um -gebung berechnen. Dabei werden sehr de -tailliert die Geländeform sowie die Art derBebauung und der Landnutzung (Grünfläche,Agrarfläche usw.) berücksichtigt. So las -sen sich zum Beispiel die Folgen von Maßnahmenim Städtebau schon vor Projektbeginnabschätzten.Technische InformationenDer neue Hochleistungsrechner (HPECRAY-XD2000) wird hochverfügbar rundum die Uhr operationell eingesetzt, um beiden eingesetzten Prognosemodellen höchsteRechenleistung zuverlässig zu garantieren.Sie liegt um das 1,7fache über jener des bisherigenSystems. Es stehen nun 19.200 Re -chenkerne, 100 Rechenknoten und 38 TerabyteArbeitsspeicher hochverfügbar zur Verfügung.Ein Knoten stellt einen Rechenpunktdar, somit ist ein gleichzeitiges Rechnen aufbis zu 19.200 Rechenkernen mög lich.Die theoretische Spitzenleistung liegt bei870 Gigaflops, das sind 870 Milliarden Fließ -komma-Operationen pro Sekunde. Die Kühlungerfolgt durch eine energieeffiziente Was -serkühlung des gesamten Hochleistungsrechners,was eine Nachnutzung der Abwärmein den Gebäuden auf der Hohen Wartemöglich macht.Der Massenspeicher des neuen Hochleistungsrechnerswartet nunmehr mit All-Flash-Technologie auf, die besonders schnellund energieeffizient ist. Hervorzuheben istzudem, daß beim alten Hochleistungsrechnerrund 20 Prozent der Abwärme an die Raum -luft des Serverraums abgegeben wurde, waszu erhöhtem Kühlbedarf geführt hat. DasKühlkonzept des neuen Hochleistungsrechners„100 Prozent-liquid-cooling“ paßt perfektzur GeoSphere Strategie einer Green IT,um möglichst nachhaltig zu wirtschaften.https://www.geosphere.at/»Österreich Journal« – https://kiosk.oesterreichjournal.at