Die Tagesschau ohne Wetterbericht? Unvorstellbar. Doch nur wenige Zuschauer haben eine Vorstellung davon, welche Rechenleistung für eine zuverlässige Wetterprognose erforderlich ist. Dabei liefern sich die nationalen Wetterdienste weltweit einen regelrechten Wettbewerb, wenn es um die Verbesserung ihrer Vorhersagen geht. Der Deutsche Wetterdienst als nationaler meteorologischer Dienst der Bundesrepublik Deutschland setzt nun auf einen technologischen Quantensprung: Die Umstellung auf die schnellsten Vektor-Supercomputer der Welt mit denen die Qualität von Wetter- und Unwettervorhersagen deutlich erhöht werden soll. Die Supercomputer stammen von der Firma NEC, die im Bereich Klimaforschung an der Weltspitze steht. Der Wechsel auf die NEC-Technologie ermöglicht dem Deutschen Wetterdienst (DWD) bis zum Jahr 2010 ein Ansteigen der Rechenleistung um das 45-fache im Vergleich zu den Computern des Vorgängersystems. Damit ist der DWD in der Lage, die Wettervorhersage nicht nur für Deutschland sondern auch für die Anrainerstaaten mit einer räumlichen Auflösung von 2,8 Kilometern zu berechnen. Mit diesem Technologievorsprung avanciert der DWD zu einem der ersten Wetterdienste überhaupt, der ein Modell dieser hohen Auflösung in der Praxis in einer Ensemble-Konfiguration einsetzt.
Wetterprognose aus sicherer Hand
„Wer Wettermodelle mit Supercomputern berechnet, ist auf zwei Faktoren angewiesen: Leistung und Zuverlässigkeit“, betont Prof. Geerd-Rüdiger Hoffmann, DWD-Vorstandsmitglied und verantwortlich für die technische Infrastruktur des nationalen Wetterdienstes. „NEC hat in den letzten Jahren bewiesen, dass seine Vektor-Supercomputer im Bereich Klimaforschung technisch kaum zu überbieten sind. Der Wechsel auf die neue Technologie ist für uns ein wichtiger strategischer Schritt, um künftig mit Ensemble-Vorhersagen in Kombination mit einem hoch auflösenden Wettermodell zu arbeiten.“
Power-Chips von NEC
Seit Dezember 2008 läuft bereits die komplette operationelle Wettervorhersage des deutschen Wetterdienstes auf den NEC Supercomputern der SX-9-Serie. Die NEC-SX-9-Computer mit dem weltweit stärksten Vektorprozessor von über 100 Gigaflops und der höchsten Hauptspeicherbandbreite von vier Terabyte/sec im Knoten ermöglichen es, mehrere dieser Vorhersagen auf einem einzigen Knoten durchzuführen und das in weniger als 25 Minuten. Insgesamt besteht das Vorhersagesystem beim Deutschen Wetterdienst aus zwei unabhängigen Clustern mit den dazugehörigen Datenverarbeitungssystemen. Die Nutzer können von allen Systemen auf ein gemeinsames globales, von NEC entwickeltes, Dateisystem zurückgreifen. Durch diese Konfiguration ist höchste Ausfallsicherheit gewährleistet. In Phase 1 der Installation liefert jedes NEC SX-9 Cluster bereits viereinhalb Teraflops reale Applikationsleistung. Bis 2010 soll diese Leistung auf über 11 Teraflops pro Cluster erhöht werden. Im Routinebetrieb wird ein Cluster für die operationelle Vorhersage genutzt, während das andere für Entwicklungsarbeiten an den Wettervorhersagemodellen zum Einsatz kommt.
„Der Supercomputer-Hype der letzten Jahre setzt auf immer höhere Rechenpower – in der Theorie. Die Nutzer interessiert aber vor allem eines: Die reale Applikationsleistung der Rechner“, erklärt Dr. Thomas Schoenemeyer, Leiter HPC Presales bei NEC Deutschland. „Die Supercomputer-Philosophie von NEC fußt auf zwei Säulen: Starke Performance in der Praxis und eine ausschließlich pazifistische Nutzung. Gerade beim Thema Klimasimulation kommt man an unserer Vektortechnologie nicht vorbei.“
Und die „Aussichten für morgen“?
Neben einem globalen Vorhersagemodell kommen beim Deutschen Wetterdienst weitere Modelle, u. a. für Europa und Deutschland zum Einsatz. Durch eine räumliche Auflösung von 2,8 km für die Kürzestfristvorhersage über Deutschland wird es möglich, auch Phänomene zu simulieren, die vom Raster der anderen Modelle nicht erfasst werden. Eine weitere Verbesserung erwartet man von der aufwendigen Ensemble-Vorhersage, bei der 20 oder mehr Vorhersagen gleichzeitig gestartet werden, allerdings unter leicht geänderten Bedingungen, wie z.B. veränderte Anfangswerte. Zusätzlich werden die neuen NEC-Computer ständig mit Messungen aus den Radar- und Satellitenbeobachtungen versorgt. Auch diese Werte fließen bei der numerischen Wettervorhersage direkt in die Berechnungen ein.
Am heutigen Dienstag, den 17. März, wurden im Rahmen einer Pressekonferenz beim Deutschen Wetterdienst in Offenbach die wichtigsten Fakten rund um die technische Aufrüstung des Deutschen Wetterdienstes vorgestellt. Am Donnerstag, den 19. März, findet die offizielle Einweihung der NEC-Supercomputer mit Gästen aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft statt, darunter ein Vertreter des Verkehrsministeriums, der Leiter des Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) sowie prominente Kunden des DWD.
Über den Deutschen Wetterdienst (DWD)
Der 1952 gegründete Deutsche Wetterdienst (DWD) ist als nationaler meteorologischer Dienst der Bundesrepublik Deutschland mit seinen Wetter- und Klimainformationen im Rahmen der Daseinsvorsorge tätig. Dazu gehören die meteorologische Sicherung der Luft- und Seeschifffahrt und das Warnen vor meteorologischen Ereignissen, die für die öffentliche Sicherheit und Ordnung gefährlich werden können. Wichtige Aufgaben des DWD sind aber auch Dienstleistungen für den Bund, die Länder und die Organe der Rechtspflege sowie die Erfüllung internationaler Verpflichtungen der Bundesrepublik Deutschland. So koordiniert der DWD die meteorologischen Interessen Deutschlands in enger Abstimmung mit der Bundesregierung auf nationaler Ebene und vertritt die Regierung in zwischenstaatlichen und internationalen Organisationen wie zum Beispiel der Weltorganisation für Meteorologie (WMO). Geregelt werden diese Aufgaben im Gesetz über den Deutschen Wetterdienst vom 10. September 1998.
www.dwd.de
Wetterprognose aus sicherer Hand
„Wer Wettermodelle mit Supercomputern berechnet, ist auf zwei Faktoren angewiesen: Leistung und Zuverlässigkeit“, betont Prof. Geerd-Rüdiger Hoffmann, DWD-Vorstandsmitglied und verantwortlich für die technische Infrastruktur des nationalen Wetterdienstes. „NEC hat in den letzten Jahren bewiesen, dass seine Vektor-Supercomputer im Bereich Klimaforschung technisch kaum zu überbieten sind. Der Wechsel auf die neue Technologie ist für uns ein wichtiger strategischer Schritt, um künftig mit Ensemble-Vorhersagen in Kombination mit einem hoch auflösenden Wettermodell zu arbeiten.“
Power-Chips von NEC
Seit Dezember 2008 läuft bereits die komplette operationelle Wettervorhersage des deutschen Wetterdienstes auf den NEC Supercomputern der SX-9-Serie. Die NEC-SX-9-Computer mit dem weltweit stärksten Vektorprozessor von über 100 Gigaflops und der höchsten Hauptspeicherbandbreite von vier Terabyte/sec im Knoten ermöglichen es, mehrere dieser Vorhersagen auf einem einzigen Knoten durchzuführen und das in weniger als 25 Minuten. Insgesamt besteht das Vorhersagesystem beim Deutschen Wetterdienst aus zwei unabhängigen Clustern mit den dazugehörigen Datenverarbeitungssystemen. Die Nutzer können von allen Systemen auf ein gemeinsames globales, von NEC entwickeltes, Dateisystem zurückgreifen. Durch diese Konfiguration ist höchste Ausfallsicherheit gewährleistet. In Phase 1 der Installation liefert jedes NEC SX-9 Cluster bereits viereinhalb Teraflops reale Applikationsleistung. Bis 2010 soll diese Leistung auf über 11 Teraflops pro Cluster erhöht werden. Im Routinebetrieb wird ein Cluster für die operationelle Vorhersage genutzt, während das andere für Entwicklungsarbeiten an den Wettervorhersagemodellen zum Einsatz kommt.
„Der Supercomputer-Hype der letzten Jahre setzt auf immer höhere Rechenpower – in der Theorie. Die Nutzer interessiert aber vor allem eines: Die reale Applikationsleistung der Rechner“, erklärt Dr. Thomas Schoenemeyer, Leiter HPC Presales bei NEC Deutschland. „Die Supercomputer-Philosophie von NEC fußt auf zwei Säulen: Starke Performance in der Praxis und eine ausschließlich pazifistische Nutzung. Gerade beim Thema Klimasimulation kommt man an unserer Vektortechnologie nicht vorbei.“
Und die „Aussichten für morgen“?
Neben einem globalen Vorhersagemodell kommen beim Deutschen Wetterdienst weitere Modelle, u. a. für Europa und Deutschland zum Einsatz. Durch eine räumliche Auflösung von 2,8 km für die Kürzestfristvorhersage über Deutschland wird es möglich, auch Phänomene zu simulieren, die vom Raster der anderen Modelle nicht erfasst werden. Eine weitere Verbesserung erwartet man von der aufwendigen Ensemble-Vorhersage, bei der 20 oder mehr Vorhersagen gleichzeitig gestartet werden, allerdings unter leicht geänderten Bedingungen, wie z.B. veränderte Anfangswerte. Zusätzlich werden die neuen NEC-Computer ständig mit Messungen aus den Radar- und Satellitenbeobachtungen versorgt. Auch diese Werte fließen bei der numerischen Wettervorhersage direkt in die Berechnungen ein.
Am heutigen Dienstag, den 17. März, wurden im Rahmen einer Pressekonferenz beim Deutschen Wetterdienst in Offenbach die wichtigsten Fakten rund um die technische Aufrüstung des Deutschen Wetterdienstes vorgestellt. Am Donnerstag, den 19. März, findet die offizielle Einweihung der NEC-Supercomputer mit Gästen aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft statt, darunter ein Vertreter des Verkehrsministeriums, der Leiter des Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) sowie prominente Kunden des DWD.
Über den Deutschen Wetterdienst (DWD)
Der 1952 gegründete Deutsche Wetterdienst (DWD) ist als nationaler meteorologischer Dienst der Bundesrepublik Deutschland mit seinen Wetter- und Klimainformationen im Rahmen der Daseinsvorsorge tätig. Dazu gehören die meteorologische Sicherung der Luft- und Seeschifffahrt und das Warnen vor meteorologischen Ereignissen, die für die öffentliche Sicherheit und Ordnung gefährlich werden können. Wichtige Aufgaben des DWD sind aber auch Dienstleistungen für den Bund, die Länder und die Organe der Rechtspflege sowie die Erfüllung internationaler Verpflichtungen der Bundesrepublik Deutschland. So koordiniert der DWD die meteorologischen Interessen Deutschlands in enger Abstimmung mit der Bundesregierung auf nationaler Ebene und vertritt die Regierung in zwischenstaatlichen und internationalen Organisationen wie zum Beispiel der Weltorganisation für Meteorologie (WMO). Geregelt werden diese Aufgaben im Gesetz über den Deutschen Wetterdienst vom 10. September 1998.
www.dwd.de
