Die Forscher der University of California Santa Cruz (UCSC) setzen in Zusammenarbeit mit dem Technologiehersteller NVIDIA auf hochleistungsfähige Grafikprozessoren (GPUs) zur Modellierung und Visualisierung von Küstenflut-Szenarien. Ziel ist es, Risiken durch den Meeresspiegelanstieg und starke Stürme präziser einzuschätzen und so eine fundierte Basis für Anpassungs- und Schutzmaßnahmen zu schaffen.
GPU-Beschleunigung für Küstenflut-Simulationen
Im Kernprojekt des UCSC-Zentrums für Küstenklimawandelresilienz wird mit NVIDIA-Hardware und Software-Bausteinen wie CUDA-X, cuPyNumeric und dem nvfortran-Compiler gearbeitet. Mit einem einzigen NVIDIA RTX 6000 Ada Generation GPU konnte die Rechenzeit für ein Modell von rund sechs Stunden auf etwa 40 Minuten reduziert werden.
Diese Beschleunigung ermöglicht es, mehrere Simulationen gleichzeitig auszuführen – etwa Sensitivitätsanalysen oder Varianten mit unterschiedlichen Annahmen über Sturmhöhen und Meeresspiegelanstieg. Laut UCSC erlaubt das, „nicht nur Wetter und die damit verbundenen Probleme darzustellen, sondern auch Lösungen zu simulieren“ – ein deutlicher Fortschritt gegenüber bisherigen Modellen, die oft nur auf vergangene Daten zurückgriffen.
Anwendungsbeispiele & naturbasierte Schutzmaßnahmen
Ein zentrales Ziel des Projekts ist die Bewertung von Schutzmaßnahmen wie Küstendünen, Deichen oder natürlichen Barrieren etwa durch Korallenriffe und Mangroven. Visualisierungen zeigen, wie solche Strukturen Wellenenergie dämpfen und Überschwemmungsschäden mindern können.
Ein Beispiel liefert die mexikanische Karibik: Am Mesoamerican Barrier Reef wurde demonstriert, wie sich ein Wirbelsturm mit intaktem Riff im Vergleich zu einem geschädigten Riff auf die Küstenregion auswirkt. Aus diesen Erkenntnissen entstand eine parametrische Versicherung, die bei Windgeschwindigkeiten über 100 Knoten automatisch Zahlungen zur Wiederherstellung des Riffs auslöst – ein neuartiges Zusammenspiel von Umwelt- und Finanztechnologie.
Globale Ausweitung & lokaler Fokus
Das Forschungsteam plant, die Methode weltweit auszuweiten – besonders für kleine Inselstaaten wie Tonga oder Trinidad und Tobago. Noch vor der Klimakonferenz COP30 sollen erste internationale Kooperationen anlaufen. Gleichzeitig wird in Kalifornien das Projekt CoSMoS ADAPT gestartet, das auf bestehenden Werkzeugen des U.S. Geological Survey aufbaut und gezielt Maßnahmen zur Risikoreduktion integriert.
Am Beispiel der San-Francisco-Bay-Region zeigt sich, dass eine einzelne Schutzstrategie selten genügt. Effektiver Küstenschutz entsteht erst durch die Kombination von technischen Lösungen wie Deichen, maritimer Infrastruktur und naturbasierten Maßnahmen wie Feuchtgebiets- oder Marschlandpflege. Die Simulationen helfen Gemeinden, solche kombinierten Strategien datenbasiert zu planen.
Warum diese Forschung relevant ist
Die Gefährdung von Küstengebieten durch Meeresspiegelanstieg und stärkere Stürme ist längst Realität. Forschende gehen davon aus, dass innerhalb der nächsten 30 Jahre etwa ein Viertel der US-Küstengemeinden mit schwerer Überflutung rechnen muss. Solche Zahlen verdeutlichen die Dringlichkeit, Modelle zu entwickeln, die komplexe physikalische Prozesse schneller und exakter simulieren.
Durch die Kombination aus detaillierter physikalischer Modellierung, GPU-beschleunigter Rechenleistung und realitätsnaher Visualisierung können Entscheidungsträger in Regierung, Wissenschaft und Finanzwesen Risiken besser bewerten und effizientere Anpassungsstrategien entwickeln. Das ist nicht nur ein wissenschaftlicher Fortschritt, sondern auch ein praktisches Werkzeug für Politik und Katastrophenschutz.
Herausforderungen & Ausblick
Trotz der enormen Fortschritte bleiben Herausforderungen: Die Modelle basieren auf Annahmen, etwa zu künftigen Sturmintensitäten oder Niederschlagsmustern, die mit Unsicherheiten behaftet sind. Zudem variieren die Wirksamkeit und Umsetzbarkeit naturbasierter Lösungen regional stark. Während Küstendünen in Kalifornien gut funktionieren, sind sie etwa in tropischen Gebieten mit steilen Küsten weniger effektiv.
In Zukunft wollen die Forschenden ihre Modelle weiter skalieren und lokal anpassen. Der Fokus liegt darauf, die Technik so zu verfeinern, dass sie auch in Regionen mit begrenzter Datenverfügbarkeit zuverlässig funktioniert. Ziel ist es, Küstenschutzstrategien weltweit wissenschaftlich fundiert, aber regional maßgeschneidert zu gestalten – eine Aufgabe, bei der Rechenleistung und Klimawissenschaft Hand in Hand gehen.
Die Partnerschaft zwischen der University of California Santa Cruz und NVIDIA zeigt, wie Hochleistungsrechnen den Klimaschutz konkret unterstützen kann. Indem Küstenflut-Risiken präzise modelliert und Schutzmaßnahmen realitätsnah bewertet werden, entsteht eine neue Qualität von Planungs- und Entscheidungsgrundlage. In einer Zeit, in der der Meeresspiegel steigt und Stürme zunehmen, liefert diese Forschung nicht nur Daten, sondern Hoffnung auf klügere, widerstandsfähigere Küsten.
Quellen
- UCSC maps coastal flooding with NVIDIA accelerated computing — NVIDIA Blog (21.10.2025)
- UC Santa Cruz and NVIDIA accelerate coastal flood risk simulation and visualization — TechBriefAI (21.10.2025)
- Coastal flooding in the Bay Area: New research illuminates strategies for adaptation — UCSC News (03.10.2025)
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