Scalable algorithms for fully implicit ocean models
Datum: 21 januari 2011
Promotie: dhr. J. Thies, 13.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5,
Groningen
Proefschrift: Scalable algorithms for fully implicit ocean models
Promotor(s): prof.dr. A.E.P. Veldman
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Computersimulaties van oceaanstromingen
Klimaatonderzoek is een vakgebied binnen de natuurkunde waarin men vaak
is aangewezen op computersimulaties. Experimenteren is lastig vanwege
de technische problemen die optreden bij de 'down scaling' van de
oceaan naar laboratorium-dimensies. Observaties kunnen maar sporadisch
worden gedaan omdat onderzoeksschepen duur zijn en maar op één plek
tegelijk kunnen zijn. Meten via satellieten is beperkt tot het
oppervlak van de zee. Jonas Thies onderzocht daarom of het mogelijk is
om simulaties van oceaanstromingen te vereenvoudigen met behulp van
innovatieve numerieke methodes.
De focus hierbij ligt op het begrip van 'schaalbaarheid', waarbij geldt
dat een algoritme schaalbaar is als het verfijnen van het rekenrooster
tot een evenredige toename in rekenoperaties leidt. Een
computerprogramma heet schaalbaar als het gebruiken van meerdere
processoren de rekentijd evenredig verkort.
De impliciete aanpak die Thies voorstelt is gebaseerd op het oplossen
van gekoppelde stelsels van vergelijkingen, terwijl expliciete modellen
eenvoudigere updates van de variabelen gebruiken om van een tijdspunt
naar het volgende over te gaan. Zijn impliciete aanpak kan onbeperkt
grote tijdstappen nemen, waardoor veel langere tijdperken gesimuleerd
kunnen worden, zoals bijvoorbeeld ijstijden. De numerieke uitdagingen
zijn echter aanzienlijk groter dan bij expliciete modellen.
Een oceaan is een complex dynamisch systeem dat gevoelig kan reageren
op kleine veranderingen van parameters zoals de temperatuur van de
atmosfeer. Terwijl traditionele (expliciete) modellen voor elk scenario
opnieuw opgestart moeten worden kan de impliciete variant direct
parameters variëren en van één situatie naar de volgende overgaan
(continuatie). Dit leidt tot duidelijk hogere e ffi ciëntie van
impliciete modellen als het erom gaat veel scenarios te testen.
Jonas Thies (Zwitserland, 1980) studeerde informatica aan de KTH
Stockholm. Het onderzoek werd uitgevoerd bij de afdeling wiskunde van
de RUG en gefinancierd door NWO. Thies zet zijn wetenschappelijk
loopbaan voort als postdoc bij het instituut voor interdisciplinaire
wiskunde aan de universiteit Uppsala (Zweden).
Laatst gewijzigd: 11 januari 2011 12:02
Rijksuniversiteit Groningen