SC²S Colloquium - September 17, 2013

Date:	September 17, 2013
Room:	02.07.023
Time:	2:30 pm, s.t.

Benedikt Stegmaier: Verbesserte Implementierung eines Langrange'schen Mikrophysik Moduls für den geophysikalischen Strömungslöser EULAG

EULAG ist ein Löser für die nicht-hydrostatische, anelastische Näherung der Navier-Stokes-, Kontinuitäts- und weiteren thermodynamische Gleichungen. Dieses Modell erlaubt die Simulation von atmosphärischen Strömungen über einen weiten Skalenbereich.

Für die Untersuchung von dynamischen und mikrophysikalischen Vorgänge in natürlichen Zirren und Kondensstreifen existiert das Eismikrophysikmodul LCM. Dieses beschreibt die mikrophysikalische Entwicklung der Eiskristalle (Bildung, Wachstum, Sedimentation, Verdampfen, etc.) und die Interaktion mit dem Wasserdampf- und Temperaturfeld. Während das EULAG-Grundmodell im Gitterpunktsraum operiert und Finite Differenzen benutzt, verwendet das LCM-Modul einen Lagrange'schen Ansatz. Die Eigenschaften der Eiskristalle werden dabei statistisch über eine Vielzahl von Simulationspartikeln abgeleitet. Gegenüber üblichen gitterpunktsbasierten Mikropyhsikschemata können die einzelnen mikrophysikalischen Prozesse bei diesem partikelbasiertem Ansatz plausibler im Modell berücksichtigt werden.

Die numerische Implementierung von LCM und dessen Ankopplung an EULAG soll in dieser Masterarbeit hinsichtlich Flexibilität und Effizienz verbessert werden. Darunter fällt vor allem das Implementieren einer speichereffizienteren, dynamischen Datenstruktur zur Verwaltung der Simulationspartikel.

Diese Verbesserungen erlauben zum einen flexiblere Modellkonfigurationen für eine realistischere Untersuchung bestimmter wissenschaftliche Fragestellungen. Zum anderen werden Ressourcen an den Großrechenanlagen geschont und EULAG-LCM auf zukünftige Rechnerarchitekturen vorbereitet.