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Leistungsstarke Prozessoren Technik aus der Spieleindustrie soll jetzt Wetterprognosen verbessern

Kleinräumige Sommergewitter können Meteorologen bisher kaum präzise vorhersagen. Prozessoren aus Spielecomputern sollen helfen. Quelle: dpa

Selbst mit der Hilfe modernster Supercomputer liegen Meteorologen erstaunlich oft daneben. Computerspiele-Technik soll das nun ändern.

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Der Keller der Zentrale des Deutschen Wetterdienstes (DWD) ist ein Hochsicherheitsbereich. Mitarbeiter und Besucher müssen sich vorab anmelden, um ihn betreten zu können. Denn: Hier steht das Herz des DWD, der Supercomputer. Fällt er aus, gibt es keine Wettervorhersagen mehr für Deutschland. Denn Sturm, Schnee und Sonnenschein zu prognostizieren, das ist ohne einen solch leistungsstarken Computer nicht möglich.

Wettermodelle bestehen aus zahllosen komplexen physikalischen Formeln, die etwa Regen oder Temperatur mathematisch beschreiben. Das in einer angemessenen Zeit zu berechnen, schafft nur ein Supercomputer. Doch auch mit diesen Millionen Euro teuren Maschinen sprengen noch immer unvorhergesehene Sommergewitter Picknicks, Stürme fallen stärker aus oder haben ihre Schwerpunkte anderswo als gedacht. Das könnte ausgerechnet die Technik aus einem Feld ändern, das auf den ersten Blick ohne praktischen Nutzen auskommt: Computerspiele.

Bisher basieren die Vorhersagen des DWD auf einem den gesamten Globus bedeckenden Raster von 90 aufeinander liegenden Schichten bestehend aus gleichseitigen Dreiecken mit 13 Kilometern Seitenlänge. Deutschland hat mit 2,2 Kilometern Kantenlänge ein noch feineres Raster. An jedem Kreuzungspunkt stellen sie Formeln etwa für den Niederschlag, die Temperatur oder die Windgeschwindigkeit auf und speisen sie mit den aktuellen Wetterdaten. Das für jeden einzelnen Kreuzungspunkt zu errechnen, dauert auch mit einem Supercomputer: Für eine 7-Tages-Vorhersage benötigt er 55 Minuten. Allerdings ist das Raster immer noch zu grobmaschig für viele Sommergewitter, die häufig auf viel kleinerem Raum stattfinden.

Das feinmaschigste Wettermodell mit einer Rastergröße von drei Kilometern für den gesamten Globus bietet derzeit IBM an. Möglich machen das ganz besondere Prozessoren – sogenannte Graphic Processing Units (GPUs). Damit setzt der Konzern auf eine Technologie, die einst entwickelt wurde, um Computerspiele so realistisch wie möglich gestalten zu können. GPUs sorgen in Spielecomputern für hochaufgelöste Bildern, denn sie können diese Bilddaten besonders schnell verrechnen. Diese Grafikprozessoren sind mittlerweile so leistungsstark, dass sie auch komplizierte, physikalische Wetterformeln berechnen können. Der IBM-Wettercomputer verarbeitet 108 Gigabyte pro Sekunde, das wären etwa 54 einstündige Videos. IBM kann so seine 15-Stunden-Vorhersage jede Stunde erneuern.

Auch die Hoffnungen für die Zukunft ruhen auf GPUs. Der derzeit leistungsstärkste Forschungsrechner, auch aus dem Hause IBM, steht im Oak Ridge National Laboratory in den USA und läuft ebenfalls mit Grafikprozessoren. Forscher vom Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage – einer unabhängigen internationalen Organisation, die auf weltweite Wettervorhersagen von bis zu zehn Tagen spezialisiert ist – testen dort, wie lange es dauern würde, das Wetter auf einem Raster von einem Kilometer vorherzusagen.

Mehr zum Thema: Wettervorhersagen liegen erstaunlich oft daneben. Doch nun versprechen kreative Start-ups Abhilfe, die WLAN-Signale und künstliche Intelligenz nutzen, um Sturm oder Regen zu prognostizieren.

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