Um das Wetter genauer vorhersagen zu können, setzt MeteoSchweiz künftig auf einen Supercomputer, der in der Welt einmalig sein soll.
Die Schweizer lieben das Wetter.
Keine tgliche Sendung bei SRF hat mehr Zuschauer als Meteo. Es gibt also Leute, die extra erst nach der Tagesschau einschalten, um sich über das Wetter zu informieren. Damit sie das künftig noch besser tun können, setzt MeteoSchweiz auf ein numerisches Wettervorhersagemodell und nutzt dafür eine - laut Nvidia - Weltneuheit: Einen Supercomputer, der eine GPU-beschleunigte Wettervorhersage bietet. Dieser steht im
Nationalen Hochleistungsrechenzentrum der Schweiz (CSC) in Lugano und soll schneller und energieeffizienter doppelt so hoch auflösende Wettermodelle als zuvor berechnen können. Der «Cray-CS-Storm-Supercomputer» braucht zwei Rechenschränke am CSC, wovon jeder 12 hybride Rechnerknoten mit insgesamt 96 Nvidia Tesla K80 GPUs und 24 Intel Haswell CPUs enthält. Eine Tesla K80 enthält zwei Kepler-GPUs (GK210) mit jeweils 2496 Rechenkernen und 24 GByte Speicher, berichtet
heise.de. Letzterer erreicht eine Transferrate von 480 GByte/s. Die hohe Bandbreite soll gemäss Nvidia wichtig sein, da das Wetterprogramm COSMO von der Bandbreite limitiert werde. Überdies ist die Leistungsaufnahme des neuen Systems laut Nvidia sogar geringer, genaue Zahlen hat «heise.de» nicht in Erfahrung gebracht.
40x schneller
«Mit einem 8:2-Verhältnis von GPUs zu CPUs bietet das Cray CS-Storm-System MeteoSchweiz ein leistungsstarkes Instrument um akkurate und präzise hochauflösenden Wetterprognosen zu berechnen», sagt Barry Bolding, Senior Vice-President und Chief Strategy Officer bei Cray. Das System soll 40x leistungsfähiger sein als das bisherige, seit 2012 betriebene System. Dieses besteht aus 1728 Prozessorkernen. Cray wird das Wetter der Schweiz während einer Übergangszeit parallel zum alten Rechner simulieren und diesen voraussichtlich im Frühling/Sommer 2016 ablösen.
Genaueres Gewitterrisiko in den Bergen
Um eine Wettersimulation zu machen, überspannen Supercomputer die zu simulierenden Regionen mit einem Gitternetz. Je grösser der Gitterabstand ist, desto ungenauer wird die Vorhersage. Der bisherige Gitterabstand bei MeteoSchweiz beträgt 2,2 km. Es gelingt damit beispielsweise nicht, die Bildung von Gewitterwolken genau abzubilden. Für detailliertere Prognosen wird in Zukunft alle drei Stunden eine Wettersimulation mit einer Maschenweite von 1,1 Kilometern auf dem neuen System gerechnet werden. «Mit dieser Maschenweite wird es möglich, das Gewitterrisiko oder Talwindsysteme in den Schweizer Bergen detaillierter vorherzusagen, ein weiterer Schritt um die Nützlichkeit der Vorhersagen zu steigern», so Peter Binder, Direktor von MeteoSchweiz. Ergänzend zu diesen Simulationen rechnet MeteoSchweiz auch zweimal am Tag 21 Prognosen mit leicht unterschiedlichen Ausgangsbedingungen und einer Maschenweite von jeweils 2,2 Kilometern. Der Vergleich der 21 Simulationen soll helfen, sowohl die wahrscheinlichste wie auch alle möglichen Entwicklungen des Wetters für die kommenden fünf Tage abzuschätzen und somit extreme Wetterereignisse differenzierter vorherzusagen. Für die numerische Wettervorhersage werden heute Modelle, eingesetzt, die die Entwicklung der Atmosphäre in numerischen Formeln abbilden. MeteoSchweiz setzt das Modell COSMO ein, das sie in Kooperation mit dem internationalen Konsortium COSMO (Consortium for Small-scale Modeling) entwickelt hat. Die Codes der Software wurden für die Umstellung auf ein GPU-basiertes Rechnersystem in den vergangenen fünf Jahren erweitert.
