SPP 1276: Multiple Scales in Fluid Mechanics and Meteorology
Geosciences
Mathematics
Physics
Final Report Abstract
Das Ziel des SPP 1276 war es, ein für die numerische Strömungssimulation zentrales, konzeptionelles und bis heute im Wesentlichen offenes Problem auf die deutsche und internationale Forschungsagenda zu bringen und konkrete Lösungsansätze zu erarbeiten. Es besteht eine eklatante Diskrepanz zwischen gängigen Methoden der numerischen Mathematik zur approximativen Lösung partieller Differentialgleichungen einerseits und der modellierungstechnischen Realität der Strömungssimulation andererseits. Gängige numerische Verfahren beruhen auf dem Prinzip der Konvergenz von Approximationen im Limes hoher Auflösung. In der Praxis sind Auflösungen, die selbst eine nur grobe Annäherung an die Konvergenz erlauben, auch auf Supercomputern unerreichbar. Die Effekte von auf dem Rechengitter nicht darstellbaren Prozessen werden daher durch ad-hoc eingebundene Schließungen (Parameterisierungen) ersetzt. In der Konsequenz ergibt sich eine aus wissenschaftlicher Sicht unhaltbare Situation: Für die zur Strömungssimulation eingesetzten Rechenverfahren und -modelle gibt es keine theoretische Rechtfertigung. In Zusammenarbeit von ExpertInnen aus Meteorologie, Ingenieurwesen und angewandter Mathematik sollten neue Konzepte zur Überbrückung dieser konzeptionellen Lücke erarbeitet werden, die den Qualitätsstandards aller drei der beteiligten Disziplinen genügen sollten. Wie im folgenden dokumentiert, war das Programm insofern erfolgreich als es in Deutschland eine neue interdisziplinäre Brücke zwischen den drei beteiligten wissenschaftlichen Disziplinen schlagen konnte; als es international eine klare Vorreiterrolle einnahm; als es eine Kohorte von NachwuchswissenschaftlerInnen trainiert hat, die die neue interdisziplinäre Kooperation nun weitertragen; als es eine Fülle für sich sehr interessanter und für die Bearbeitung des oben geschilderten Kernproblems höchst relevanter Experiment- und Simulationsdaten generiert hat und als es innovative neue Ansätze hervorbrachte, die vom technologischen Standpunkt her Beobachtungs- und Simulationsdaten und deren detaillierte Analyse in kohärenter Weise zusammenbringen. Einige Projekte haben sich der oben skizzierten Kernproblematik direkt gestellt und bemerkenswerte Ergebnisse und neue Konzepte hervorgebracht. Eine Vielzahl von Projekten haben insgesamt ebenfalls wichtige, aber enger fokussierte und eher inkrementelle Beiträge geleistet. Aus der persönlichen Sicht des Sprechers wurden im Verlauf der drei Begutachtungsprozesse mitunter Chancen zu weiterreichenden Innovationen vergeben, wenn pragmatischen, eher traditionell disziplinär ausgerichteten Projekten der Vorzug vor ambitionierteren, direkt auf die Mission des Schwerpunktes zielenden, dafür aber auch risikoreicheren Projekten gegeben wurde.
Publications
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