ASAM

Das Modell ASAM (All Scale Atmospheric Model) ist ein numerischer Solver für atmosphärische Anwendungen, welcher alle Skalen von globaler Reichweite bis hin zu Gebäude auflösenden Simulationen abdeckt. Die zugrunde liegenden Euler-Gleichungen sind in der Flussform formuliert und werden innerhalb eines Euler’schen Bezugssystems gelöst. Ursprünglich wurde ASAM für CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics, Numerische Strömungsmechanik) um Gebäude entworfen. Diese „Hindernisse“ werden mithilfe von angeschnittenen Zellen in das kartesische Gitter eingebettet. Jene Herangehensweise ist auch auf andere orthogonale Gitter übertragbar, z.B. auf ein Lat/Lon-Gitter. Aufgrund des impliziten Zeitintegrationsschemas gibt es keine Stabilitätsprobleme mit kleinen Gitterzellen, welche aufgrund der angeschnittenen Zellen oder in Polnähe entstehen können. Physikalische Prozesse können als zeitkontinuierliche Prozesse hinsichtlich der Modellvariablen beschrieben werden, ohne dass diese durch den Integrationszeitschritt beschränkt sind.

ASAM ist ein ständig weiterentwickelter Quellcode, welcher sich für diverse Forschungszwecke einsetzen lässt. Es ist eine Vielzahl an Optimierungs- und Einstellungsmöglichkeiten vorhanden, wie beispielsweise verschiedene numerische Zeitintegrationsverfahren, Anzahl der Modellvariablen sowie physikalische Parametrisierungen (z.B. ein 2-Momenten Wolkenmikrophysikschema, Niederschlag, Bodenflüsse, Strahlung usw.). Der Code wird sowohl zum Testen neuer numerischer Verfahren als auch für Prozessstudien auf unterschiedlichen Skalen genutzt. Beispiele dafür sind Large Eddy Simulationen (LES) stratiformer Wolken, Wirbelbildung in Straßenschluchten, orographischer Niederschlag etc. Momentane Modellanwendungen sind Studien zu Inseleffekten in der Passatwindzone sowie zu turbulenten Strömungsfeldern inklusive mikroskaliger Effekte in einer urbanen Umgebung. ASAM ist ein vollständig parallelisiertes Programm und die Portabilität zwischen verschiedenen Plattformen (Linux, IBM, Mac) ist gewährleistet.

ASAMgpu ist ein eigenständiges Modell mit dem Fokus auf dreidimensionale atmosphärische Simulationen. Dabei werden GPUs (Graphics Processing Units) genutzt, um maximale Performance zu ermöglichen. Damit können 3D-LES auf Systemen wie Notebooks, Spiele-PCs und High-Performance MultiGPU-Knoten durchgeführt werden.

Einige Anwendungen