Startschuss für das Kooperationsprojekt ADAPTEX zu Erdsystemmodellierungen
31. März 2023
Startschuss für das Kooperationsprojekt ADAPTEX zu Erdsystemmodellierungen
Das Kick-off-Meeting des Projekts ADAPTEX fand Ende März im DLR am Standort Köln statt. Gemeinsam forschen sechs Partner aus Wissenschaft und Industrie daran, wie Strömungssimulationen durch den Einsatz von Supercomputern deutlich genauer und schneller werden können.
Neben der Projektleitung, dem Institut für Softwaretechnologie ist das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre beteiligt, sowie die Universität zu Köln, die RWTH Aachen, das Jülich Supercomputing Center sowie das Unternehmen Hydrotec GmbH.
ADAPTEX Kick-off im März 2023
Das ADAPTEX-Forschungsteam bei dem Kick-off-Meeting am DLR-Standort in Köln. v.l.n.r.: Dr. Johannes Markert, DLR-SC;Dr. Chiara Hergl, DLR-SC (stellvertretende Projektleitung); Lukas Dreyer, DLR-SC; Dr. Kerstin Hartung, DLR-PA; Sandro Elsweijer, DLR-SC; Prof. Dr. Michael Schlottke-Lakemper, RWTH Aachen; David Knapp, DLR-SC; Dr. Johannes Holke (Projektleitung), DLR-SC; Prof. Dr. Gregor Gassner, Universität zu Köln; Dr. Daniel Caviedes-Voullième, Jülich Supercomputing Center (Forschungszentrum Jülich); Dr. Farahnaz Khosrawi, Jülich Supercomputing Center (Forschungszentrum Jülich); Dr. Lars Hoffmann, Jülich Supercomputing Center (Forschungszentrum Jülich); Adrian Kolb, RWTH Aachen; Dr. Eva Loch, Hydrotec GmbH; Prof. Dr. Siegfried Müller, RWTH Aachen
Projektleiter Dr. Johannes Holke vom Institut für Softwaretechnologie freut sich über den offiziellen Startschuss des Projektes: „Mit diesen kompetenten Kooperationspartnern widmen wir uns in den nächsten drei Jahren der Untersuchung, wie Strömungssimulationen für Erdsystemmodelle auf modernen hochleistungsfähigen Exascale-Computern um ein Vielfaches effizienter gerechnet werden können. Wir arbeiten hier auf der mathematischen Basis der sogenannten discontinuous Galerkin Methode auf dynamischen adaptiven Gittern, die eine detailgenaue, recheneffiziente Modellierung von Erdsystemen ermöglicht. Im Grunde können wir dynamisch die Auflösung der Strömungssimulation verändern, um Rechenkapazitäten an den Punkten zu bündeln, bei denen wir eine höhere Genauigkeit erzielen wollen, um gleichzeitig weniger Rechenkapazitäten in den Bereichen der Simulation einzusetzen, bei denen eine gröbere Auflösung ausreicht.“
Genauere Simulationen von Ozeanen, Hochwasser und Atmosphärenströmungen mit neuem Softwareframework
Das Institut für Softwaretechnologie ist gemeinsam mit der RWTH Aachen und der Universität zu Köln zuständig für die Entwicklung des gemeinsamen Softwareframeworks, indem sie die existierenden, individuell spezialisierten HPC-Softwarebibliotheken zusammenführen.
Die Pilotanwendungen für das Projekt kommen aus dem Forschungszentrum Jülich, dem DLR-Institut für Physik der Atmosphäre und der Hydrotec GmbH. Die Strömungssimulationen stammen aus Gewässermodellen, sowie aus atmosphärischen Transportprozessen, wie der Verbreitung von Vulkanasche oder Treibhausgasen in der Luft. Mit optimierten Strömungssimulationen auf Exascale-Rechnern sollen auch Hochwassersimulationen für deutlich größere Flächen in kürzerer Zeit möglich sein, was genaueres Krisenmanagement und effiziente Rettungseinsätze bedeutet.
Multiwavelet-basierte Mesh-Adaptivität mit Discontinuous-Galerkin-Schemata: Untersuchung von 2D-Flachwasserproblemen.
Simulation eines Dammbruchs und der darauffolgenden Überflutung einer Modellstadt
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Simulation eines Dammbruchs und der darauffolgenden Überflutung einer Modellstadt
Multiwavelet-basierte Mesh-Adaptivität mit Discontinuous-Galerkin-Schemata: Untersuchung von 2D-Flachwasserproblemen.
Credit:
Quelle: Advances in Water Resources 138 (2020), DOI: 10.1016/j.advwatres.2020.103559, Daniel Caviedes-Voullième, Nils Gerhard, Aleksey Sikstel, Siegfried Mueller
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt ADAPTEX führt bestehende Technologien und Anwendungsfälle der Forschungspartner zusammen. Ein neues Softwareframework soll dazu dienen, bereits vorhandene Strömungssimulationen der Projektpartner auf Exascale-Rechnern durch dynamische adaptive Gitter zu optimieren und deutlich kürzere Rechenzeiten sowie eine bessere Auflösung zu ermöglichen.
Das Framework soll in Zukunft über die Pilotanwendungsfälle hinaus universell für die meisten Strömungssimulationen eingesetzt werden können und per open-source frei verfügbar gestellt werden.
Auf ein besonderes Highlight freuen sich die Projektbeteiligten schon – im Projekt ADPATEX werden sie Berechnungen auf dem ersten Exascale-Rechner Europas durchführen, welcher dieses Jahr in Jülich in Betrieb genommen wird.
Darstellung der Verbreitung von Vulkanasche des Eyjafjallajökull. Das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre erstellt mit dem Modellsystem MESSY (Modular Earth Submodel System)
Credit:
ein Klima-Chemie-Modell, das neben Vulkanasche auch die Konzentration von etwa 300 Chemikalien in der Atmosphäre berechnet. DLR
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Am Forschungszentrum Jülich wird mit der Anwendung MPTRAC die Ausbreitung von Stoffen in der Erdatmosphäre untersucht. Lars Hoffmann / FZ Jülich
