Modellierung mit ICON

Das ICON-Modellsystem, das seinen Namen von der Verwendung von sphärischen Gittern erhält, die aus dem Ikosaeder (ICO) und der nicht-hydrostatischen (N) Dynamik, die für die Atmosphäre verwendet wird, abgeleitet sind, ist das primäre Modellsystem am MPI-M. Es umfasst Komponenten für die Atmosphäre (ICON-A), den Ozean (ICON-O), das Land (ICON-L) und die Infrastruktur. ICON wird in Partnerschaft mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD), dem Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ) und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt.

Die Modellentwicklungsstrategie am MPI-M konzentriert sich auf die Entwicklung der nächsten Generation von globalen sturmauflösenden bzw. konvektionsauflösenden Erdsystemmodellen (km-Skala). Gleichzeitig wollen wir die Möglichkeiten traditioneller Erdsystemmodelle besser nutzen, um die Klimavariabilität und die Auswirkungen langsamer Prozesse auf das Klimasystem zu untersuchen. Diese unterschiedlichen Ziele werden in zwei Entwicklungssträngen verfolgt:  ICON-Sapphire, der sich auf die Entwicklung und Anwendung von Erdsystemmodellen der nächsten Generation konzentriert, und ICON-Ruby, der die Anwendung und effiziente Nutzung unserer bestehenden Modelle in den Vordergrund stellt. Sapphire wird eng mit den technischen Bemühungen koordiniert, ICON an die Anforderungen der leistungsfähigsten Computersysteme für wissenschaftliches Rechnen und die damit verbundenen neuen Arbeitsabläufe anzupassen.

Alle weiteren Informationen zur Modellierung mit Icon finden Sie auf der englischen Seite.

Ruby und Sapphire

Ruby
Die große Wellenlänge und niedrige Frequenz der roten Farbe des Rubins (engl. Ruby) hängt mit den großflächigen Auflösungsgittern und der niedrigen Zeitschrittfrequenz zusammen, die in ICON-Ruby-Simulationen verwendet werden. Hier wird ein traditioneller Satz von Parametrisierungen verwendet und die Entwicklung zielt darauf ab, sehr große Ensembles (ca. 100 Mitglieder) auf Zeitskalen von Jahrhunderten oder Einzelsimulationen über bis zu 100000 Jahren zu ermöglichen.

Sapphire
Die kleine Wellenlänge und hohe Frequenz der blauen Farbe des Saphirs (engl. Sapphire) hängt mit den kleinskaligen Auflösungsgittern und der hohen Zeitschrittfrequenz zusammen, die in ICON-Sapphire-Simulationen verwendet werden. Hier wird nur ein minimaler Satz von Parametrisierungen verwendet. Diese Entwicklung zielt auf Experimente auf unter hundertjährigen Zeitskalen und kleine (ca. 10 Mitglieder) Ensembles mit etwas gröberer (5 km) Auflösung ab, mit voller Wechselwirkung zwischen Atmosphäre, Ozean und Land.

ICON-Konfigurationen

ICON-Ruby (ICON-ESM) basiert auf den ICON-Komponentenmodellen ICON-A für die Atmosphäre, ICON-L für das Land und ICON-O für den Ozean. Die Modellkonfiguration wird hauptsächlich im Zusammenhang mit Ruby-Experimenten verwendet.

ICON-Sapphire (ICON-LEM) ist die ICON-Konfiguration für Large Eddy Simulationen. Die Modellkonfiguration wird vor allem im Zusammenhang mit Sapphire-Experimenten verwendet.

Wissenschaftliches Rechnen

Die Entwicklung des wissenschaftlichen Rechnens ebnet den Weg für Simulationen des Erdsystems im km-Maßstab auf Exascale-Computern.  Dazu gehören die Anpassung des ICON-Modells für massive Parallelisierung und neue Architekturen, einschließlich GPUs, und die Entwicklung von Arbeitsabläufen, die die sehr großen Datenmengen von Erdsystemsimulationen im km-Maßstab bewältigen können, von ihrer anfänglichen Erstellung und Speicherung bis hin zur Auswertung und Visualisierung durch Wissenschaftler*innen.

Verfügbarkeit von Codes

Die ICON-Entwicklungspartner stellen den ICON-Code Einzelpersonen und Institutionen zum Zwecke der Forschung zur Verfügung.