Wenn’s beim Modellieren schnell gehen muss: GFZ

23.09.2024 Ausgründungen & Technologietransfer Deutschland Hochwasser Department 4: Geosysteme 4-4-Hydrologie Innovation 2024 Kacheln unterm Slider

Nachhaltige Beschaffung für das Hochwasservorhersagemodell RIM2D prämiert: Rechenleistung kann entweder auf Sparsamkeit oder Tempo gefahren werden

Modellierung: Karte mit potentiell überfluteten Gebieten (Stadt: Bad Neuenahr-Ahrweiler) — RIM2D Simulation des Hochwassers von 2021 an der Ahr (Ausschnitt Bad Neuenahr-Ahrweiler) *(Sinzig. CCBY 4-0)*

Im Rahmen der Verbesserung eines Hochwasservorhersagemodells hat das Deutsche GeoForschungsZentrum (GFZ) jetzt eine besondere Auszeichnung erhalten: Für den nachhaltigen und innovativen Beschaffungsansatz und dessen Umsetzung wurde die Einkaufsabteilung des GFZ gemeinsam mit dem Projektteam des Helmholtz-Validierungsprojekts „RIM2D“ und der beauftragten Software-Entwicklungsfirma prämiert. Sie wurden vom Kompetenzzentrum Innovative Beschaffung KOINNO des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit Gold ausgezeichnet.

Wie kann man ein digitales Produkt nachhaltiger machen? Es handelt sich doch nur um Code. Thomas Unterhofer, Referent für den IT-Einkauf beim GFZ, bringt die Antwort mit einem einfachen Vergleich auf den Punkt: „Wir haben ein Gaspedal für die Rechenleistung einbauen lassen.“ Damit können je nach Anwendung und Dringlichkeit unterschiedliche Rechengeschwindigkeiten in der mit mehreren Grafikkartenchips arbeitenden Software gewählt werden.

Das Hochwassersimulationsmodell stellt nicht nur Wasserstände an Pegeln, sondern auch dynamische hochaufgelöste Überflutungskarten bereit. Den Forschenden Heiko Apel und Julian Haas ist es gelungen, verschiedene Vorhersagemodelle so zu verknüpfen, dass die Folgen einer Überschwemmung präzise bis auf das Niveau einzelner Gebäude prognostiziert werden können. Möchte eine Kommune oder eine Versicherung nun lange im Voraus berechnen, was eine Flut anrichten kann, besteht wenig Zeitdruck. Anders ist es bei einer Extremwetterlage wie vor gut drei Jahren an der Ahr. Hier könnte mit RIM2D eine Vorhersage für die nächsten 24 Stunden in weniger als einer Stunde simuliert werden – mit dann entsprechend höherer Rechenleistung.

Ziel der von der Helmholtz-Gemeinschaft geförderten Validierung von RIM2D ist die Optimierung, Verwertung und bessere Anwendbarkeit eines bestehenden Überflutungsmodells, welches als zukünftig als Service in einer Cloud bereitgestellt werden soll. Das heißt, Endanwender:innen können damit ihre rechenintensiven Simulationen ohne teure Anschaffungskosten für lokale Rechenhardware auch in der Cloud durchführen. Durch den Einsatz mehrerer gleichzeitig rechnender Grafikkarten (Multi-GPU) kann die Dauer der Berechnungen drastisch reduziert werden, sodass noch komplexere Szenarien detaillierter simuliert werden können.

Die Umsetzung des Projekts erfolgt gemeinsam mit dem Software-Unternehmen PERFACCT GmbH. Der Vertrag der Firma PERFACCT wurde um leistungsbasierte Elemente erweitert (Performance-Based Contracting), sodass letztlich ein Mehrwert für alle beteiligten Projektpartner generiert werden konnte. Dies war bereits Teil der Ausschreibung gewesen. Der Firma wurde durch den Impuls ein finanzieller Anreiz geboten, sich technologisch weiterzuentwickeln und somit gegenüber potenziellen Wettbewerbern abzuheben. Teil der Anforderung war, die Energieeffizienz der Anwendung durch „Profiling“ beurteilen und gegebenenfalls optimieren zu können. Dazu setzten die Entwickler:innen ein Tool zur Verbesserung des Energiemanagements ein, das von der Potsdamer Firma entwickelt wurde.

Weitere Informationen: