Neues Rechencluster modelliert Niedersachsens Grundwasser

Hannover. Niedersachsen erweitert seine Rechenkapazitäten für die Modellierung von Grundwasser. Das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie hat gemeinsam mit dem Umweltministerium und der Leibniz Universität Hannover ein neues Hochleistungscluster in Betrieb genommen. Es soll helfen, Veränderungen durch Dürren, Starkregen und andere Klimafolgen genauer zu berechnen.

Drei Server mit 288 Rechenkernen

Das neue System besteht aus drei Hochleistungsservern. Zusammen verfügen sie nach Angaben des Landesamtes über 288 Rechenkerne und 4,5 Terabyte Arbeitsspeicher. Betrieben wird die Technik im Rechenzentrum der Leibniz Universität Hannover.

Die zusätzliche Leistung ist nötig, weil Grundwassermodelle viele Faktoren über lange Zeiträume und große Flächen zusammenführen. Dazu gehören Niederschläge, Verdunstung, Entnahmen, Zuflüsse und die geologischen Eigenschaften des Untergrunds. Je feiner die räumliche Auflösung, desto größer wird der Rechenaufwand.

Landesweites Modell reicht bis 600 Meter Tiefe

Besonders profitieren soll das derzeit aufgebaute Grundwasserströmungsmodell STELLAR. Das Landesamt modelliert die Strömung im Untergrund für knapp 48.000 Quadratkilometer. Berücksichtigt werden Tiefen von bis zu 600 Metern unter der Oberfläche.

Das Modell soll Daten der landesweiten Messstellen abbilden und die relevanten Prozesse in ausreichender räumlicher Detailtiefe darstellen. Vergleichbare modellgestützte Berechnungen gibt es nach Angaben des Landesamtes bereits in den Niederlanden und in Dänemark.

Planungsgrundlage für Wasserwirtschaft und Landwirtschaft

Die Berechnungen sollen belastbarere Grundlagen für den Umgang mit Wasser liefern. Davon können mehrere Bereiche profitieren:

• Wasserversorger können verfügbare Ressourcen langfristiger einschätzen.
• Behörden erhalten Grundlagen für Genehmigungen und Bewirtschaftungspläne.
• Landwirtschaft und Industrie können regionale Engpässe besser berücksichtigen.
• Umweltplanung kann empfindliche Grundwasservorkommen gezielter schützen.
• Forschung kann Klimaszenarien mit regionalen Geodaten verbinden.

Entscheidend ist dabei nicht nur die verfügbare Wassermenge. Auch die Neubildung des Grundwassers, die Fließwege im Untergrund und mögliche zeitliche Verzögerungen müssen berücksichtigt werden. Gerade nach mehreren trockenen Jahren können sich Auswirkungen erst spät in Messständen zeigen.

Ergebnisse sollen öffentlich zugänglich werden

Die berechneten Daten sollen nicht allein Behörden und Unternehmen zur Verfügung stehen. Das Landesamt plant, Ergebnisse auch für die Öffentlichkeit aufzubereiten. Ein wichtiger Zugang ist der NIBIS-Kartenserver, auf dem bereits Informationen zur Grundwasserbeschaffenheit, Neubildung, Hydrogeologie und Wasserversorgung abrufbar sind.

Öffentlich zugängliche Modelle können regionale Debatten über Wasserentnahmen und Klimaanpassung nachvollziehbarer machen. Sie ersetzen jedoch keine örtlichen Messungen oder Genehmigungsverfahren. Modelle bilden die Realität vereinfacht ab und müssen regelmäßig mit neuen Messdaten geprüft und angepasst werden.

Universität übernimmt technischen Betrieb

Die Leibniz Universität bringt Erfahrung mit Hochleistungsrechnen ein. Ihr bestehendes Cluster umfasst laut Landesamt mehr als 200 Server mit rund 13.000 Rechenkernen und über 60 Terabyte Arbeitsspeicher. Durch die technische Integration können beide Einrichtungen freie Kapazitäten der jeweils anderen Seite nutzen.

Damit soll die Infrastruktur besser ausgelastet werden. Für Niedersachsen ist das Projekt ein Beispiel dafür, wie wissenschaftliche Rechentechnik und behördliche Umweltplanung zusammenarbeiten können. Ob die neuen Modelle zu besseren Entscheidungen führen, wird davon abhängen, wie aktuell die Daten sind, wie transparent Unsicherheiten dargestellt werden und wie konsequent die Ergebnisse in die Wasserbewirtschaftung einfließen.