Erdsystemwissenschaft in NHR

Die Erdsystemwissenschaft ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das die komplexen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Komponenten des Erdsystems untersucht. Dazu gehören die Atmosphäre, Hydrosphäre (Ozeane, Seen, und Flüsse), Kryosphäre (Eis und Schnee), Lithosphäre (Gestein und Boden) sowie die Biosphäre (Flora und Fauna). Ziel dieser Wissenschaften ist es, die physikalischen, chemischen, biologischen und sozialen Prozesse zu verstehen, die das Klima, die Umwelt und letztlich das Leben auf der Erde beeinflussen.

Die Erdsystemwissenschaft hat eine zentrale Rolle in der Erforschung des Klimawandels. Sie beschreibt Prozesse wie z.B. den Kohlenstoffkreislauf, die Zirkulation der Ozeane oder die atmosphärische Dynamik und Temperaturänderung und deren Interaktion mit der atmosphärischen Chemie. Sie liefert die Grundlagen für Erdsystemmodelle, die unter anderem zukünftige Klimaentwicklungen prognostizieren. Als Schlüsselbereich zur Erforschung unseres Planeten verbindet die Erdsystemwissenschaft Disziplinen wie Meteorologie, Geologie, Ozeanographie, Biologie und Sozialwissenschaften, um nachhaltige Lösungsvorschläge für globale Herausforderungen zu entwickeln.

Im Bereich der Modellierung ist das Ziel das Erdsystem möglichst präzise abzubilden. Neuartige Erdsystemmodelle (wie ICON, ICON-ART oder EMAC) sind von daher sehr umfangreich und komplex. Für eine exaktere und umfassendere physikalische Beschreibung der Prozesse des Erdsystems werden dabei immer mehr Module in die Modelle eingebaut und dabei um bisherige vereinfachter Parametrisierungen zu umgehen und exaktere Ergebnisse zu erhalten. Höhere horizontale und vertikale Auflösungen der Modellgitter ermöglichen dabei genauere Ergebnisse, erfordern jedoch eine kontinuierlich wachsende Rechenleistung und Datenspeicher.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden Erdsystemmodelle auf modernen High-Performance-Computing (HPC) Systemen, wie denen des NHR-Verbunds, installiert, portiert und optimiert. Experten aus den Bereichen HPC und Datenintensive Computing (DIC) unterstützen dabei die Wissenschaftler, die Effizienz und Leistung ihrer Modellsysteme zu maximieren. Innerhalb des NHR Verbunds wurden hierzu unterschiedliche Gruppen wie Simulation und Data Labs und Methods Labs etabliert.

In Bezug auf die Erdsystemwissenschaft sind dabei folgende Zentren hauptverantwortlich:

1) Scientific Computing Center (SCC) am Karlsruhe Institute für Technologie:

https://www.scc.kit.edu/forschung/14969.php

2) Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen (GWDG):

https://gwdg.de/community-pages/ess-intro

3) Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) an der Technischen Universtiät Dresden:

https://tu-dresden.de/zih/hochleistungsrechnen/nhr-center

4) Zuse-Instituts Berlin (ZIB) des Berlin University Alliance:

https://nhr.zib.de/forschungsschwerpunkte-im-nhrzib

E-Mail Kontakt (E-Mail-Verteiler der Erdsystemwissenschaft in NHR): earth-system-sciences ∂does-not-exist.nhr-verein de

Kontakt Webseite und ESS@KIT: ole kirner ∂does-not-exist.kit edu