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ICON als Open Source-Modell für die Wettervorhersage - und mehr


Das unter anderem beim DWD entwickelte und hier auch operationell
betriebene ICON-Wettermodell ist unter einer Open Source-Lizenz
veröffentlich worden. Damit werden weitere Fortschritte in der
zukünftigen Entwicklung und Nutzung ermöglicht.


Die Modellkette ?ICON? bildet das Fundament der modernen
Wettervorhersage beim Deutschen Wetterdienst. Dabei steht ?ICON? als
Akronym für ?ICOsahedral Nonhydrostatic Model?. Das namensgebende
Alleinstellungsmerkmal ist dabei der Aufbau des Gitternetzes. Dieses
besteht aus gleichseitigen Dreiecken. Das ist insofern vorteilhaft,
als dass ein solches Gitternetz eine Kugel gleichmäßig umspannen
kann, ohne an den Polen auf Probleme zu stoßen. Gleichzeitig lassen
sich die aufgespannten Dreiecke beliebig weiter unterteilen, um eine
gewünschte Modellauflösung zu erhalten. Das ermöglicht es ohne großen
Aufwand, weitere Untermodelle auf regionaler oder lokaler Skala zu
betreiben, die auf dem globalen Modell aufbauen. Beim Deutschen
Wetterdienst sind dies z.B. das ICON-NEST mit 6 km Auflösung auf
einem Europaauschnitt und das ICON-D2 für Deutschland und Umgebung
mit etwa 2,2 km Auflösung. Das Globalmodell wird dagegen mit 13 km
Auflösung gerechnet.


Entwickelt wird die ICON-Modellkette aber nicht nur beim Deutschen
Wetterdienst. Insgesamt ist ein ganzes Konsortium aus Universitäten,
wissenschaftlichen Instituten und nationalen Wetterdiensten aus
Deutschland und der Schweiz an der Entwicklung beteiligt. Dies sind
neben dem DWD das Schweizer ?Center for Climate Systems Modelling?
(ETH Zürich und Bundesamt für Klimatologie und Meteorologie
MeteoSchweiz), das Deutsche Klimarechenzentrum (DKRZ, Hamburg), das
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Max-Planck-Institut
für Meteorologie (MPI-M, Hamburg).

Die ICON-Modellkette wird nicht nur für die Wettervorhersage genutzt.
ICON lässt sich auch für zahlreiche weitere Anwendungen
konfigurieren, wie zum Beispiel Klimaprojektionen oder
Erdsystemsimulationen in sehr hoher Auflösung. Eine Variante - das
ICON-ART-Modell - findet auch beim DWD operationelle Verwendung. Mit
dessen Hilfe wird die Ausbreitung von Schadstoffen, Spurengasen und
Partikeln wie z.B. Mineralstaub, Vulkanasche oder Pollenflug
simuliert.

ICON findet aber auch vielfach Anwendung in Forschung und
Wissenschaft. Hier kommt der große Vorteil der Open Source-Lizenz zum
Tragen. Denn als Wissenschaftler kann man nun zum Beispiel ohne
großen Beschaffungsaufwand die notwendige Software beziehen und für
seine Zwecke entsprechend konfigurieren und modifizieren. Das gilt
aber nicht nur für Wissenschaftler. Auch andere nationale
Wetterdienste, die nicht die Möglichkeiten und Ressourcen besitzen,
um ein eigenes Vorhersagemodell zu entwickeln und zu betreiben,
können von der offenen Verfügbarkeit profitieren. Mit deutlich
geringerem Ressourceneinsatz kann z.B. eine an die eigenen
Anforderungen angepasste ICON-Modellvariante eingesetzt werden.

Gleichzeitig ermöglicht es der Open Source-Ansatz auch, neue
Erkenntnisse und Erfahrungswerte von externen Stellen mit in die
zukünftige Weiterentwicklung des Modells einzubeziehen. Das betrifft
nicht nur den Wissensschatz der Forschungsgemeinschaft, sondern auch
die technischen Aspekte. So können die Hersteller und Entwickler von
Großrechnern in entsprechender Zusammenarbeit ihre Hard- und Software
mit entsprechenden Modellkomponenten testen und verbessern.

Zusammenfassend ist die Veröffentlichung des ICON-Modells als Open
Source-Software ein elementarer Schritt hin zur Verbesserung und
Förderung der Zusammenarbeit zwischen Modellentwicklung, der
Wissenschaftsgemeinschaft, als auch der Gesellschaft als solcher, die
mit besseren Wettervorhersagen, neuen Forschungsergebnissen und der
Möglichkeit der quasi weltweiten Nutzung allesamt von diesem Schritt
profitieren werden.



M.Sc. Felix Dietzsch
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 05.02.2024

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