Arbeitspaket M3: Benchmarking und interne Validierung

Kontaktinformation

Projektleiter: ​Dr. Björn Maronga , ​Prof. Dr. Siegfried Raasch

Mitarbeiter: ​Dr. Farah Kanani-Sühring

Institution: Institute of Meteorology and Climatology (​http://www.muk.uni-hannover.de/), Leibniz Universität Hannover (​https://www.uni-hannover.de/)

Zielsetzung des Teilprojekts WP-M3

Das Hauptziel von WP-M3 ist die interne Validierung von PALM-4U während des gesamten Entwicklungsprozesses, welche eine Reihe von Schritten eines vordefinierten Testprozederes umfasst und in enger Zusammenarbeit mit der Projektkoordination (WP-C) durchgeführt wird. Zum Testprozedere gehört die Überprüfung des Codes, sowie Funktionalitätstests der einzelnen PALM-4U Komponenten und deren Wechselwirkungen.Desweiteren werden kontinuierliche Leistungstests der neuen Komponenten u.a. auf Höchstleistungsrechnern durchgeführt, im Hinblick auf die Rechenzeiteffizienz des Codes sowie deren Skalierbarkeit auf einer großen Anzahl von Prozessorkernen. Erkenntnisse des Testprozederes werden an die jeweiligen Entwickler zurückgespiegelt, sodass am Ende dieses iterativen Prozesses ein ausgiebig getestetes und optimiertes Modell zur Verfügung steht. Der Prozessablauf ist in Abb. 1 veranschaulicht. Ein wichtiges Ziel von MOSAIK ist es zu demonstrieren, dass PALM-4U auch mit begrenzten Rechnerressourcen – wie es z.B. bei stadtplanerischen Anwendungen der Fall ist - in angemessener Zeit Ergebnisse liefert. Dies soll auf einem Demonstrations PC mit einer realistischen Anzahl von Prozessorkernen getestet werden.Neben diesen eher technischen Tests, wird das neue Modell PALM-4U im Rahmen von WP-M3 gegen bestehende VDI Richtlinien verifiziert, sowie mit Ergebnissen aus existierenden Stadtklimamodellen verglichen.

Abb. 1: Prozessablauf für die Entwicklung, Überprüfung & Abnahme des neuen Stadtklimamodells PALM-4U, entwickelt im Rahmen von MOSAIK.

Arbeitsprogramm

Für das Testprozedere werden spezifische Simulations Set-ups definiert, welche die wesentlichen Andwendungsszenarien abdecken sollen. Eine Dokumentation dieser Set-ups soll auf dem PALM-4U Trac Server abgelegt werden, ebenso wie zu einem späteren Zeitpunkt auch die Ergebnisse der Tests verfügbar sein sollen.

WP-M3.1: Definition von Test- und Benchmark Set-ups, Verbesserung von <new model> Installations-/Modellsteuerungsskripten, Einrichtung des Demonstrations PC

Die Test- und Benchmarks Set-ups werden in Zusammenarbeit mit allen anderen MOSAIK Arbeitspaketen, insbesondere mit WP-C und WP-D3, definiert. PALM-4U Installations- und Steuerungsskripte werden basierend auf existierenden PALM Skripten entwickelt und verbessert. Desweiteren gehört zu diesem Arbeitspaket die Konfiguration des Demonstrations PC, d.h. die Installation von Compilern, Bibliotheken und anderen Werkzeugen (MPI, FFTW, netCDF4/HDF, NCL, etc.), die zur Anwendung des neuen Modells benötigt werden. PALM wird ebenfalls auf dem Rechner installiert, und Projektpartner sollen Zugriff auf den Rechner bekommen. Ein einwöchiges Seminar zur “Einführung in das parallelisierte LES Modell PALM” soll Projektpartner aus MOSAIK mit PALM - das Basismodell für PALM-4U - vertraut machen.

WP-M3.2: Installation und Anwendung existierender Stadtklimamodelle

Existierende Stadtklimamodelle sollen installiert und wenn möglich für die Test Set-ups angewendet werden. Der Fokus wird dabei auf den momentan in Deutschland verwendeten Modellen wie MUKLIMO_3, AMSUS, ENVIMET liegen. Simulationsergebnisse werden später für einen Vergleich mit PALM-4U Ergebnissen herangezogen.

WP-M3.3: Tests und Benchmarks

Neue Kompononten von PALM-4U werden auf Funktionalität und Rechenzeiteffizienz überprüft. Jene Modellteile, welche einen sog. “Flaschenhals” bezüglich der Effizienz darstellen, müssen entsprechend optimiert werden, was teilweise durch einen Vertragspartner bewerkstelligt werden soll. Auf Grundlage des Feedbacks von WP-M3 an die Arbeitspakete sollen die Komponenten korrigiert und optimiert werden, sodass nach Monat 24 eine optimierte Version von PALM-4U verfügbar ist.

WP-M3.4: Finale Dokumentation der Test- und Benchmark Set-ups sowie der Ergebnisse

Neben der finalen Dokumentation sollen erste Versionen der Set-up Beschreibungen und Referenzergebnisse auf dem <new model> Trac Server zur Verfügung gestellt werden, sobald diese vorliegen.