Freitag, 30. Oktober 2009

Schiff und Simulationen

Hier jetzt die beschreibung warum wir den dort hinfahren und was wir dort machen. Ich übernehme da einfach mal 1:1 den Pressetext wie es eben so üblich ist:
"[..]Ende November werden dann in Chile überwiegend marine Geologen an Bord gehen, um erstmalig mit Polarstern den gesamten polaren Südpazifik zu durchqueren. Die 43 Wissenschaftler und Techniker um Fahrtleiter Dr. Rainer Gersonde vom Alfred-Wegener-Institut wollen an etwa 40 Positionen geologische Proben nehmen, um aus den Ablagerungen der Tiefsee Daten zur Klimageschichte der vergangenen Million Jahre zu erheben. Die Auswertung erfolgt im Rahmen von nationalen und internationalen Projekten"

Den gesamten text mit Bildern gibt es unter auf der AWI-Homepage

Von der ich auch gleich die Grafik mit der aktuellen Position der Polarstern geklaut habe. Wie man sieht ist sie schon unterwegs nach Punta Arenas. Weiters gibt es dort noch eine virtuelle Tour und technische Daten.

Gestern war das Antarktis Umweltseminar das jeder der einem deutschen Institut angehört und in die Antarktis fährt teilnehmen muss. Artikel 1 des Antarktisvertrags besagt das die Antaktis nur friedlich und für wissenschaftliche zwecke genutzt werden darf. Jetzt hab ich also ein Zertifikat und darf offizielle südlich von 60°S. Ich hab die Gelegenheit dann auch gleich genutzt und mit zwei Mädls eine Wandertour in Neuseeland ausgemacht.

Nun aber wieder mal zu meiner Arbeit. Ja ich hab endlich ergenisse, zwar noch nicht von semi-lagrange, dem eigentlichen hauptteil. Aber ich glaub jetzt zu wissen wie es geht und will das programmieren noch vor dem schifferlfahren abschließen. Aber hier schon mal ein netter plot:






Darauf sieht man einen Querschnitt einer künstlichen graue Hügelkette die mit Eis bedeckt ist. Dies ist eine künstliches Eisschild mit dem man Modelle vergleichen kann. Ich hab's benutzt um einen vereinfachten fall zu haben, wo man sich noch leicht vorstellen kann wie das Eis den fließen müsste. In der Mitte Füllt Schnee und aussen rundherum findet schmelzen statt. Die Simulation beginnt mit blanken Felsen auf denn dann nur in der Mitte Schnee fällt. In 200 Jahren 100 Meter. 200 Jahre ist der Zeitschritt mit dem das Modell für diese Simulation arbeitet. Häuft sich mal genügend Eis dann so beginnt es zu fließen, vergleichbar mit einem Pizzateig. Man haut den Knödl Teig auf die Tischplatte, und langsam beginnt er zu fleißen und wird flacher. Ähnlich verhält sich das Eis das auch fließt, wenn auch sehr langsam. Was man hier also sieht sind ein paar Schneeflocken die nach 4000 Jahren auf die Oberfläche fallen. Diese Oberfläche ist die rote Linie. Dann seiht man wie diese markierte Schneeflocke durch das eis transportiert wird. Man sieht das das älteste Eis in der nähe des Bodens ist und dass man das älteste Eis in der Mitte, am höchsten Punkt des Eises, dem sog. "Dom". Dort würde man auch nach einem Eiskern bohren, da man ja an möglichst alten Eis und einer ununterbrochenen Zeitreihe interessiert ist. Die Linien streben schon bei 1000 Meter auseinander was das datieren erschwert und man findend somit nicht mehr genau das eis dass an dieser Stelle an der Oberfläche gefallen ist.

Dans ganze funktioniert auch für Grönland oder Antarktis wo ich noch einpaar experimente machen werde und mal mit einem Glaziologen darüber reden. Mit Semi-Lagrange wird es dann, hoffentlich bald auch möglich sein nicht nur Einzelaufnahmen zu machen sondern sich die gesamte Schichtung und das Eis-alter usw. anzuschaun. Aber gut das mal schon etwas funktioniert und etwas interessantes dabei rauskommt.

Samstag, 3. Oktober 2009

Zukunft

Land unter in Bremerhaven. Endlich haben sich die Schilder bewahrheitet: "Bei Sturmflut Überschwemmungsgefahr". Das hört sich für mich so an wie "Bei Lawine Lawinengefahr", aber was weiß ich schon, von so Flachland hab ich ja keine Ahnung. Der höchste berg im Cuxland ist der 74 Meter hohe Silberberg. Tja für Gold hat's wohl net gereicht, da muss man wohl schon so um die 100 Meter hoch sein. Der aufmerksame Leser kann hier zwischen den Zeilen einen leichten Unmut ob der norddeutschen Flachheit herauslesen. Der ist durchaus vorhanden, deswegen hab ich auch schon weitere Pläne. Aber zuerst zur nahen Zukunft. Am 23 November fliege ich nach Punta Arenas um dann auf der Polarstern schon ein Labor ein zurichten. Dann am 27. beginnt die Fahrt Richtung Neuseeland im zickzack, die uns auch bis zu 70°S bringt!




Es wird also durch die berüchtigten Roaring Forties gehen, den Wind zwischen 40 und 50°S, die dann von den Furious Fifties abgelöst werden, um schleißlich nochmal von den Shrieking Sixties übertrumpf werden.

Mehr zur Aufgabe der fahrt usw dann nächstes mal.
Wir kommen dann am 27.01 in Wellington, Neuseeland an. Wo ich dann noch bis 09.02 bleiben werde; muss man ja ausnutzen wenn schon mal zufällig dort ist.

Dann hab ich vor hier noch max 2 Wochen zu bleiben, um dann in Graz fertig zu schreiben und Snowboarden zu gehen. Nicht auszudenken die höllenqualen, wäre ich die ganze zeit hier und müsste mir die geschichten vom Winter daham anhören! Darum hab ich auch schon eine interessentes Projekt in Graz gefunden: http://www.alpchange.at/. Ja das hört sich nach dem perfekten Job an, Gletscher modellieren und hin und wieder mal am Berg messen.
Oder die zweite Option die ich hier vom AWI angeboten bekam, Doktorarbeit in München in Zusammenarbeit mit dem AWI und ebenfalls Fieldwork! Ja es sieht gut aus, die Zukunft. In naher Zukunft bekomme ich ja auch wieder besuch...

Samstag, 12. September 2009

Island und Antarktis

Na das ist mal eine Überschrift! Wen man so viel zu schreiben hat dann ist es am einfachsten gar nicht zu schreiben. Was hab ich mir nicht alles für großartige Geschichten zurechtgelegt. Drei Wochen Island mit allem drum und dran! Ein Email das ich während einer aufregenden Busfahrt auf mein Handy bekam, ob ich nicht bei der ANT-XXVI/2 mitmachen will.
Dank modernster Island-Technik war es also möglich, dass ich mitten in der Abgeschiedenheit des Isländischen Hochlands dieses Mail erhalten habe. Island leistete sich eine Handyabdeckeung, auch dort wo man es entweder gar nicht oder sehr dringend braucht. Das isländische Hochland is legendär. Geschichten von outlaws die dorthin verbannt wurden vermischen sich mit Geschichten über trolle und moderne tragödien. Den Island existiert praktisch nur in küstennahe. Im Inland befindet sich nix, garnix. Was wäre wenn ich nicht darauf antworten hätte konnen?
Dann wärewohl jemand anders im Zuge der ANT-XXVI/2 Expedition mit der Polarstern von Punta Arenas in Chile nach Wellington in Neuseeland mitgefahren. Ausdauer und lästig sein zahlt sich aus, nach zig absagen erhielt ich eine zusage. Eine reicht ja aus. Es ist nicht so einfach auf die Polarstern zu kommen. Viele wollen mit, aber obwohl das Schiff über 110 Meter lang ist fahren nur ca 45 Leute vom AWI mit, der Rest ist Bestandteil der Crew. Von den 45 sind einige von Hawaii, Korea, Chile, Neuseeland oder sonst wo. Also es gibt nur wenige Plätze für Doktoranden oder Diplomanden, die naturgemäß sehr begehrt sind. So hatte ich das glück, das jemand aufgrund der hervorragend gründlichen deutschen Bürokratie nicht mitfahren darf. Meine Aufgabe wird es also sein mit den Gerätschaften die Sedimentbohrkerne aus den Meeresboden ziehen an Deck zu arbeiten.


Wolfram|Alpha

Weitere Infos:
Abfahrt in Punta Arenas: 27.11.09
Ankunft in Wellington: 21.01.10
Distanz: ca 8000nm

Weather
Harsh weather conditions are expected. Sea-ice may be present in the Ross Sea. Please be prepared against sea thickness.

ha! Freu mich schon. Hoffentlich vertrage ich die wellen wieder so wie damals mit der Hakon Mosby vor Spitzbergen.

P.S.: Die Problemchen sind noch nicht gelöst! Aber morgen könnte ein wichtiger tag werden...

Fotos von Island werden bald da sein.

Samstag, 27. Juni 2009

Problemchen

programmieren und dipom-arbeiten ist im Grunde nichts anders als laufend Problemchen zu lösen. Mal kleine mal größere. Dieses Monat war geprägt von 2 größeren. Das erste Problem war, sehr schwer ausfindig zu machen.
Zum glück ist jetzt der ganze code in einem Versionskontrollsystem namens Subversion. Viele Open Source Pojekte benutzen Subversion, damit mehrere Leute gleichzeitig arbeiten können und sich nicht in die Quere kommen. Sehr praktisch.
Das zweite Problem welches ich jetzt habe ist aber nicht Programmier-technisch sonder mathematisch. Dieser Punkt kommt wohl in jeder größeren Arbeit mal vor? War alles umsonst was ich bis jetzt gemacht habe? Nein! Das ist zumindest meine Meinung.
Dabei hört es sich so einfach an. Ich muss herausfinden wo ein Partikel einen zeitschritt zuvor war. Ich weiß wo es jetzt ist und ich kenne das 3d Geschwindigkeit Feld. Also es ist alles da, oder nicht? Aber kurz zum Anfang der Geschichte.
Das Ziel ist das Modell zu erweitern, dass ich die ganze Geschichte von Partikeln im Eis aufzeichne. Hört sich sehr einfach an, da ich ja das Eisschildmodell schon habe, das mir Geschwindigkeiten usw liefert. Also einfach eine variable definieren wo das ganze gespeichert wird, fertig. Es ist ja nur eine einfache Advection, es passiert keine chemische umwandlung und keine Diffusion. Aber genau das ist das Problem.
Man denkt man könnte einfach die Partikel die aufs Eis fallen mitführen. Einfach bei der Temperatur Formel was weglassen?Aber nein, da es keine Diffusion gibt, gibt es scharfe übergänge von einer Eigenschaft zur anderen. Wenn z.B zwei Gletscher zusammenströmen, dann ist das eine Eis und damit die Partikel darin 2000 Jahre alt und beim anderen 40000. An einer stelle hab ich dann einen Übergang von 2000 auf 4000. Also genau an der zwischenFläche hab ich auf einem Sprung. Das führt zu einigen Problemen. Bei der Temperatur gibt es so etwas aber nicht, da ist es egal wie alt das Eis ist die Temperatur hat dort keinen Sprung. Um die genze Geschichte der Partikel zu erfassen, müssen solche Sprünge also möglich sein. Der Herkunftsort und die Zeit wo es auf des Eis gelandet ist muss erhalten bleiben. Es ist die denkbar einfachste Formel, ungefähr so: Die Änderung ist 0!

Das Problem wurde erst 2002 das erste mal für Eisschildmodelle gelöst. Die Idee war also es so zu machen wie 2002. Siehe dazu auch das Bild unten.
Es grundsätzlich zwei arten wie man ein Modell umsetzt. Man teilt seinen ganzen Bereich also z.B Grönland in eine Gitter auf sagen wir 20x20 km und 100 Schichten in der hohe. Bei der Euler Methode hat man ein fixes Gitter und schaut sich an was passiert. Im Lagrange Modell schaut man ein Teilchen an und folgt es die ganze zeit über. Dabei wird verbiegt sich dann sozusagen das Gitter. Beide Varianten haben vor und nachteile.
Mein Eisschildmodell hat ein fixes Gitter. Also jetzt kommts: es gibt die Semi-Lagrange methode. Das ist eine Mischung aus beiden. Man verwendet ein fixes Gitter und verfolgt im jeden Zeitschritt nur das Teilchen das als Endpunkt einen Gitterpunkt trifft. Da sich bei mir ja die Eigenschaft nicht ändern soll reicht es wenn ich weiß wo das Teilchen hergekommen ist und wie die Eigenschaft dort zum vorherigen zeitschritt war.

Die Schwierigkeit liegt jetzt daran zu wissen wo das Teilchen voher war. In einem 3D Gitter mit einer anderen Geschwindigkeit in jedem Punkt innerhalb einer Gitterzelle! Und einer sich immer änderten Geschwindigkeit.
Ja wann das nicht funktioniert dann funktioniert die ganze Methode nicht, bzw wird das ungenau, so ist alles ungenau und wird mit jedem Zeitschritt ungenauer. Wenn man mal eben 400.000 Jahre durchrechnet dann summieren sich die Abweichungen.
In dem Artikel steht darüber leider nix genaues nur eine extreeeem einfache Formel: Der ort wo es vorher war ist gleich dem Ort wo es jetzt ist minus dem zurückgelegten weg....
Also hab ich weitere Artikel gesucht die semi-lagrange benutzen und nach einem Tag hab ich auch einige gefunden wo es genauer beschrieben wird, mit allem numerischen Krimskrams den man auch noch berücksichtigen muss. Also bin ich zuversichtlich das es funktionieren wird und werde mich am Montag nochmal mit meinem Betreuer treffen.

Es wird also immer komplexer und komplizierter je mehr man darüber nachdenkt. Ein anfangs einfache Aufgabenstellen entwickelt sicher immer mehr zu einem interessanten, komplexen Problem. Man verliert sich dabei sehr schnell in Details. Zu jedem Detail gibt es zig Artikel und bald denkt man nur mehr zu kompliziert und ist man ist sich der einfachsten Dinge nicht mehr sicher. So war es gut, das ich das hier mal niedergeschrieben habe damit ich selbst wieder weiß was die ursprüngliche Zielsetzung war.

Dann fängts aber erst richtig an, denn dann kann man virtuelle Eisbohrkerne machen und sie mit realen vergleichen! Über Isotopen und wofür man sie verwendet werde ich später mal was schreiben.

Gut, war jetzt ein etwas längere Beitrag, aber so brauch ich wenn ich dann in einer Woche in Graz bin nicht immer erklären was ich den mache. Ich freue mich schon auf daham, also bis dann.

P.S. Im August fahr ich nach Island! Zum wandern usw, also nicht vom AWI aus.

Mittwoch, 10. Juni 2009

Berufskrankheiten

Ihr Maschinenbauer kennt das sicher, ganz am Anfang wo man sich an die 40 Stunden Woche gewöhnt, und man den ganzen Tag vorm PC sitz und zeichnet, und rauszoomt und wieder reinzoomt, und nochmal ein Stichleim da und wieder zoomen.
Dann sitzt man zuhause vorm Fernseher und in einem unaufmerksamen Moment will man dann mal näher ranzoomen wenn man was interessantes im Bild ist...
Ja auch als Modellierer und Programmierer gibts so was ähnliches, da wundert man sich mal kurz über die geniale Umsetzung der Grafik bei den Wellen im See. Oder man ergötzt sich am Surge der Sauce aus dem Kartoffelpüree.

Ich hatte jetzt längere zeit mit einem Problem zu kämpfen, es kamen zwar Ergebnisse raus, aber komplett falsche. Alles war richtig, und doch nicht. Normalerweise findet man Fehler sofort, da sich der Compiler aufregt. Wenn er sich aber nicht aufregt, dann ist Not am Mann und im Manne und überhaupt und sowieso.

Aber jetzt läuft alles wieder so wie es soll, der virtuelle Gletscher fließt schön vor sich hin und ich kann wieder Jahrtausende simulieren, lustig.
Aber die eigentliche Arbeit ist dadurch natürlich etwas im Rückstand, einige Sachen funktionieren schon und ich bin zuversichtliche, dass ich bis Juli erste Ergebnisse habe.

Am Freitag gehe ich die weltberühmte oder auch nicht Polarstern, besichtigen! Das Ausgängeschild des AWI. Ich hab schon einiges probiert auch auf eine länger Ausfahrt mitzufahren bis jetzt ohne Erfolg, aber ich arbeite weiter daran...

Samstag, 23. Mai 2009

Norge

Bin nun ja schon wieder einige zeit zurück aus Norwegen. Fjord, Schnee, Berge, Bergen, alte Freunde treffen, so muss ein Urlaub sein. Bergen hat ja den fragwürdigen Ruf die Stadt Europas mit am meisten Regentagen zu sein. Das stimmt nicht. Laut meiner Extrapolation von 5 Tagen, ist es die sonnigste stadt Europas. So argumentieren ja auch einige Klimaskepitker. Perfekte Bedingungen um meine Wanderlust zu stillen. So kam es das ich einen Berg zweimal am selben tag bestieg, da Jule genau dahinter an einem See wohnt. So sollte man wohnen, 15min ins Zentrum und doch mitten in der Wildnis.
In Oslo besuchte ich zusammen mit Peter, der gerade in Bergen ein Auslandssemester macht, zwei Freundinnen von Spitzbergen. So konnte ich ihr verhalten in ihrem natürlichen Habitat studieren. Sie sind ja zwei ausgesprochene Citygirls die man nicht unbedingt in Spitzbergen vermutet. Gleich am ersten Abend wurden wir dankbarer-weise auf eine Party im 12 Stock mit blick über Oslo geschleppt. Die Zugfahrt alleine war die reise schon wert. Obwohl nur 300 km zwischen Oslo und Bergen liegen fährt man 7 Stunden über Berge und den höchsten Bahnhofs Nordeuropas.
Das zweite Wochenende fuhren wir Richtung Stavangar zum besagten Preikestolen. Der es sofort in die top 3 auf die Liste der schönsten Orte die ich besucht habe schaffte. Ein Steinchen das 600 über dem Fjord ragt mit grandiosen Ausblick auf die Berge ringsum.
Waren einige sehr schöne Tage und auch wichtig um mit Spitzbergen abzuschließen. Hier in Bremerhaven lässt sich zur zeit auch sehr gut leben, bin gerade vom Strand mitten in der Stadt zurück. Urlaubsgefühl inklusive. Ich hatte gestern auch meinen ersten Besucher und es hat ihm auch ganz gut gefallen. Besucher die im Wattmeer herumwaten wollen dürfen allerdings keine angst vor Würmern haben....

video

Mittwoch, 6. Mai 2009

Bergen und Berge

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Wo ich war: Hamburg, Spierkeroog, Wremen
Wo es hingeht: Bergen(Norwegen), Oslo, Preikstolen
Was ich mach:



So sollte es im prinzip funktionieren, in wirklichkeit ist es aber komplizerter als alle gedacht haben. Aber "viel feind viel ehr"



Hab mal zum spass Grönland berechnet und ein schönes bildchen gemacht. Das modell spuckt aber nur Zahlen aus, wie man sie darstellt ist davon unabhängig. So kann man halt auch mal einen 3D plot von Grönland machen und auf play drücken und schon hat man eine nettes video. Das geht jetzt so leicht weil das modell jetzt das standardformat netCDF nützt.



so schaut die arbeit dann aus, mehere Terminals sind offen und ein editor. Ich mach jetzt alles auf meinem Laptop und greif damit aufs AWI netz zu, ist viiiiiieeel besser als mit dem Solaris.

Ab morgen bin ich dann in Norwegen um Peter und ein paar Freunde von Spitzbergen zu besuchen. Das es dort auch Berge gibt kommt mir auch ganz gelegen...