Das ICON-Modellsystem
ICON ist ein numerisches Wetter- und Klimamodell. Es errechnet mittels einer dreidimensionalen Computersimulation die Veränderung der Atmosphäre und des Klimas über die nächsten Stunden und Tage, im Falle von Klimasimulationen über die nächsten Jahrzehnte bis Jahrhunderte. Solche Modelle werden sowohl von nationalen Wetterdiensten wie dem Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz als auch von Forschungsinstitutionen wie der ETH Zürich und der Empa genutzt. Die Institutionen hinter ICON (ICOsahedral Non-hydrostatic modelling framework) und dessen heutige Entwickler sind das Schweizer Center for Climate Systems Modeling (Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz, ETH Zürich und Empa als Partner von C2SM), das Deutsche Klimarechenzentrum (DKRZ), der Deutsche Wetterdienst (DWD), das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie das Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M). Alle Institutionen betonen ihre Verpflichtung, Wissenschaft im Dienste der Gesellschaft zu betreiben. ICON zeigt, wie gewinnbringend die Zusammenarbeit zwischen der Forschung und den nationalen Wetterdiensten ist. Die enge Kooperation mündet in Wetterprognosen und Klimaprojektionen von hoher Qualität, wovon sowohl die Forschungsgemeinschaft als auch die Gesellschaft profitiert. Die Bereitstellung des Codes ist ein wichtiger Schritt, um Vertrauen in die Wissenschaft und die Institutionen zu bekräftigen.
Oliver Fuhrer, Leiter der Abteilung Numerische Vorhersage bei MeteoSchweiz, unterstreicht dies: «Die Open-Source-Verfügbarkeit des ICON-Modells markiert einen entscheidenden Moment in der meteorologischen Forschung. Das ICON-Modell läuft bei uns zurzeit in der Testphase mit dem Ziel, es dieses Jahr für die tägliche Wettervorhersage einzusetzen.»
ICON wurde zunächst gemeinsam von DWD und MPI-M als Atmosphären- bzw. Wettervorhersagemodell entwickelt und wird heute in der Schweiz und Deutschland für die operationelle Wettervorhersage eingesetzt. Im Hinblick auf die Klimaforschung hat das MPI-M passende Modelle weiterer Komponenten des Erdsystems entwickelt, die es erlauben, ICON als vollständig gekoppeltes Klima- und Erdsystemmodell zu nutzen. Damit die Simulationen auch auf den weltweit schnellsten Supercomputern eingesetzt und effizient berechnet werden können, entwickelten die C2SM-Partner ETH und MeteoSchweiz gemeinsam mit dem MPI-M und DKRZ eine ICON-Version, die GPUs (Graphics Processing Units) unterstützt.
Das eigens entwickelte Community-Interface ComIn ermöglicht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, das ICON-Modell durch eigene Plug-Ins zu erweitern, ohne den komplexen Modellcode ändern zu müssen. Dies fördert nicht nur die Flexibilität in der Forschung, sondern fördert auch die Innovationskraft innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Nicolas Gruber, ETH Zürich und Vertreter des C2SM im ICON Board of Directors, betont die Wichtigkeit von Open Source als Treiber für die Forschung: «Der offene Zugang zum Code erlaubt uns Forscherinnen und Forschern eine viel schnellere Entwicklung der Modelle, und erhöht die wissenschaftliche Transparenz, was insbesondere bei Klimaprojektionen von grosser Wichtigkeit ist».
Alle Teilmodelle und Versionen sind in dem Open-Source-Release enthalten, so dass ICON in verschiedensten Auflösungen und Konfigurationen genutzt werden kann. So werden eine ganze Bandbreite von Anwendungen – von globalen und regionalen Wettervorhersagen über Klimaprojektionen bis hin zu sehr hoch aufgelösten digitalen Zwillingen des Erdsystems –ermöglicht.
Offener Zugang zu Wissenschaft und Innovation
Die Bereitstellung des ICON-Modellcodes unter einer Open-Source-Lizenz bedeutet einen entscheidenden Schritt hin zu offener, transparenter, qualitätsgesicherter und kollaborativer Forschung und Entwicklung. Forscherinnen und Forscher weltweit erhalten die Möglichkeit, auf einem der führenden Modelle für Wettervorhersagen und Klimasimulationen aufzubauen und gemeinsam an zukunftsweisenden Projekten zu arbeiten. Zudem wird unter der Lizenz auch eine kommerzielle Nutzung möglich. Die Veröffentlichung erfolgt vor dem Hintergrund einer sich wandelnden Forschungslandschaft, die eine verstärkte Zusammenarbeit und den Austausch von Erkenntnissen fördert.
Die Open-Source-Veröffentlichung erleichtert die Einbindung von ICON in internationale Forschungskooperationen und stärkt die Position Europas auf dem Gebiet der Klima- und Wetterforschung. Zudem ermöglicht sie öffentlich-private Partnerschaften, wie zum Beispiel eine effizientere Zusammenarbeit mit Herstellern von Supercomputern. Sie testen und verbessern die Leistungsfähigkeit ihrer Hardware mithilfe von Wetter- und Klimamodellen.