Zusammengestellt vom Deutschen Wetterdienst Nationales GCOS-Sekretariat

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1 Zweiter Bericht der Regierung der Bundesrepublik Deutschland über systematische Klimabeobachtungen in Deutschland zum 4. Nationalbericht nach dem Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen Zusammengestellt vom Deutschen Wetterdienst Nationales GCOS-Sekretariat

2 Titelbild: Verlauf der Oberflächentemperatur auf der Station Helgoland Reede (54 11,18 N; 07 54,00 E) von 1873 bis 2004 als Hovmoeller-Diagramm. Die Messungen werden werktäglich gemacht. Die Zeitreihe wurde für die kriegsbedingten Lücken rekonstruiert. Die winterlichen Minima treten in den Monaten 1 bis 4 (vertikale Achse) auf, die sommerlichen Maximaltemperaturen in den Monaten 7 bis 9. Seit etwa 1990 sind die Winter an der Position wärmer geworden, die sommerliche Phase beginnt früher und endet später im Jahr. Quelle: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), Hamburg. Stand: December 2005

3 Die beteiligten Institute Deutscher Wetterdienst (DWD) Umweltbundesamt (UBA) Bundesamt für Naturschutz (BfN) Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Bundesanstalt für Gewässerkunde )BfG) Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH (GTZ) Alfred-Wegener-Institut (AWI) Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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5 Vorwort Die Umweltkonferenz 1992 in Rio de Janeiro rückte auch die Observierung und Ü- berwachung des Klimas im Hinblick auf seine Variabilität und seine möglichen Veränderungen stark in das Bewusstsein der Öffentlichkeit. Die in Rio verabschiedete Klimarahmenkonvention ist ein erster Ansatz, die vom Menschen verursachten Einflüsse auf das Klima zu erkennen und ihnen gegebenenfalls entgegenzuwirken. Das kürzlich in Kraft getretene Kiotoprotokoll verpflichtet die Zeichnerstaaten in diesem Zusammenhang erstmals zu konkreten Maßnahmen. Eine grundlegende Basis dieser Aktivitäten bildet dabei die kontinuierliche und umfassende Beobachtung unserer Umwelt, die Aussagen über Änderungen und Variabilität des Klimas auf globaler, regionaler und lokaler Ebene erst ermöglicht hat. Klimabeobachtungen und Untersuchungen über Veränderungen des Klimas werden von zahlreichen Staaten auf globaler aber auch regionaler Ebene in enger Abstimmung gemeinsam angestellt. Im Weltklimaprogramm der Vereinten Nationen sind diverse Programme eingerichtet, die der globalen Klimaüberwachung dienen. Koordinierte Programme wie z.b. das Global Observing System (GOS) der WMO, das Global Climate Observing System (GCOS), das Global Ocean Observing System (GOOS), das Global Terrestrial Observing System (GTOS), und das Global Atmosphere Watch (GAW) widmen sich einzelnen Teilkomponenten des Systems. Deutschland beteiligt sich aktiv an einer Vielzahl dieser Programme. Ein nationaler Beitrag ist somit in einen größeren Kontext eingebunden. Das Klimasystem ist dabei als komplexes interdisziplinäres physikalisch-chemisch-biologisches System aus Atmosphäre, Ozeanen, Biosphäre und Kryosphäre zu verstehen. Seit dem ersten Bericht zur systematischen Klimabeobachtung in Deutschland sind auf internationaler Ebene vor allem drei Entwicklungen hervorzuheben, die zeigen, dass auch das politische Interesse am Thema Beobachtung des Systems Erde deutlich zugenommen hat. Zuvorderst ist hier die Initiative der G8-Staaten zur Formulierung eines 10-Jahres Implementierungsplans für ein Globales System der Erdbeobachtungssysteme (Global Earth Observation System of Systems, GEOSS) durch die Group on Earth Observations (GEO) hervorzuheben 1. Deutschland hat daran aktiv mitgewirkt und z.b. für das Kapitel 4.4 zum Thema Klima koordiniert. In Ergänzung des GEOSS 10-Jahres Implementierungsplans wurde auf Veranlassung der Vertragsstaatenkonferenz zur Klimarahmenkonvention der Implementation Plan for the Global Observing System for Climate in Support of the UNFCCC (kurz GCOS-IP) erstellt. Er ist das Klimamodul des GEOSS 10-Jahres Implementierungsplans. Als dritter Baustein sind die regionalen Aktions- und Implementierungspläne zu sehen, die im Zuge der regionalen GCOS-Workshops, ebenfalls auf Veranlassung der Vertragsstaatenkonferenz zur Klimarahmenkonvention, erstellt wurden i -

6 Somit liegt nun eine Hierarchie von Maßnahmen vor. Es liegt in der Verantwortung der Regierungen, diese Maßnahmen, in Zusammenarbeit mit internationalen Organisationen, in den kommenden Jahren und Jahrzehnten umzusetzen. Der vorliegende zweite Nationalbericht über systematische Klimabeobachtungen in Deutschland erfüllt einen Beschluss der Vertragsstaatenkonferenz zur Klimarahmenkonvention (4/CP.8) und ist eine aktualisierte Bestandsaufnahme der Anstrengungen Deutschlands zur Überwachung des Klimasystems des ersten Berichts. Dieser Bericht wurde, wie schon der Erste, vom Deutschen Wetterdienst unter Mitwirkung fachlich zuständiger Institutionen erstellt, in Wahrnehmung seiner Rolle als der für die Koordinierung der nationalen GCOS-Aktivitäten zuständigen Stelle. Ich möchte mich an dieser Stelle bei allen Institutionen und deren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, die zum Gelingen dieses Berichtes beigetragen haben, bedanken. Soweit uns die Namen bekannt wurden, haben wir diese nachfolgend aufgeführt. Ich bin mir aber sicher, dass dieser Bericht ohne die Mitarbeit weiterer, hier nicht genannter, Kolleginnen und Kollegen in dieser ausführlichen Form nicht möglich gewesen wäre. Ich verbinde mit diesem Bericht auch die Hoffnung, dass die Kernelemente der bestehenden Stationsnetze für nachhaltige Untersuchungen des Klimas trotz drohender Einsparmaßnahmen erhalten bleiben können. Da wo Lücken bestehen, sind wir bemüht diese zu schließen, damit auch nachfolgende Generationen diese wertvollen historischen Informationen nutzen können. Wolfgang Kusch Präsident Deutscher Wetterdienst, Offenbach am Main - ii -

7 Beitragende Koordinator des gesamten Berichts: Stefan Rösner, nationaler GCOS Koordinator, DWD Koordinator des Bereichs "Atmosphäre": Stefan Rösner, nationaler GCOS Koordinator, DWD Beitragende: Johannes Behrendt, DWD PD Mag. Dr. Franz H. Berger, DWD Wolfgang Benesch, DWD Horst Dier, DWD Kerstin Dietrich, GTZ Dr. Dirk Engelbart, DWD Dr. Wolfgang Fricke, DWD Dr. Stefan Gilge, DWD Dr. Gerd-Henning Klein, DLR Dr. Gert König-Langlo, AWI Dr. Ulrich Leiterer, DWD Stefan Rösner, DWD Dr. Bruno Rudolf, DWD Klaus-Jürgen Schreiber, DWD Karla Vietzke, DWD Reinhard Zöllner, DWD Koordinator des Bereichs Ozean : Dr. Klaus Peter Koltermann, BSH Beitragende: Dr. Eberhard Fahrbach, AWI Jürgen Fischer, IFM-GEOMAR Kay Herklotz, BSH Peter König, BSH Dr. Klaus Peter Koltermann, BSH Prof. Dr. Martin Visbeck, IFM-GEOMAR Prof. Dr. D. Stammer, IfM Hamburg Reinhard Zöllner, DWD Koordinator des Bereichs Terrestrische Beobachtungen : Jutta Stadler, BfN Beitragende: Dr. Michael Bilo, BfN Christoph Eichen, BfN Heinz Engel, BfG Frank Klingenstein, BfN Peter Krahe, BfG Dr. Thomas Maurer, BfG/ GRDC Rudolf May, BfN Dr. Christoph Schlüter, UBA Jutta Stadler, BfN Koordinator des Bereichs weltraumgestützte Beobachtungssysteme Stefan Rösner, DWD Beitragende: Wolfgang Benesch, DWD Dr. Gerd-Henning Klein, DLR Dr. Wolfgang Klein, DLR

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9 Inhaltsangabe 1 AUSFÜHRLICHE ZUSAMMENFASSUNG ALLGEMEINE ANGABEN ZUM THEMA SYSTEMATISCHE BEOBACHTUNG NATIONALE PROGRAMME FÜR DIE SYSTEMATISCHE BEOBACHTUNG DER ATMOSPHÄRE NATIONALE PROGRAMME FÜR DIE SYSTEMATISCHE BEOBACHTUNG DER OZEANE NATIONALE PROGRAMME ZUR SYSTEMATISCHEN BEOBACHTUNG DER TERRESTRISCHEN KLIMAKOMPONENTEN METEOROLOGISCHE UND ATMOSPHÄRISCHE BEOBACHTUNGEN ALLGEMEINES BEITRÄGE ZU DEN GCOS NETZWERKEN ANDERE BEOBACHTUNGSNETZE FÜR METEOROLOGIE UND ZUSAMMENSETZUNG DER ATMOSPHÄRE DIE REORGANISATION DES BODENMESSNETZES DES DWD (PROJEKT MESSNETZ 2000) GRUNDLAGEN DER METEOROLOGISCHEN UND ATMOSPHÄRISCHEN BEOBACHTUNGEN DATENAUSTAUSCH UND DATENPOLITIK QUALITÄTSSICHERUNG OZEANOGRAPHISCHE BEOBACHTUNGEN ALLGEMEINES DAS NETZ DER VOLUNTARY OBSERVING SHIPS (VOS) BOJEN TIEFENDRIFTER DAS AUTOMATED SHIPBOARD AEROLOGICAL PROGRAMME (ASAP) DAS SHIP OF OPPORTUNITY PROGRAMME (SOOP) MESSUNGEN DES MEERESSPIEGELS ANDERE OZEANOGRAPHISCHE MESSNETZE HYDROGRAPHIEPROGRAMM TERRESTRISCHE BEOBACHTUNGEN ALLGEMEINES BETEILIGUNG AN GTN-P BETEILIGUNG AN GTN-G BETEILIGUNG AN GTN-H BETEILIGUNG AM GLOBAL TERRESTRIAL NETWORK FOR RIVER DISCHARGE (GTN-R) BETEILIGUNG AM FLUXNET ANDERE TERRESTRISCHE BEOBACHTUNGSNETZE WELTRAUMGESTÜTZTE BEOBACHTUNGSPROGRAMME ALLGEMEINES EUMETSAT ANDERE SATELLITENSYSTEME VERFÜGBARKEIT DER DATEN ERFÜLLUNG DER GCOS-STANDARDS ANHÄNGE DIE GCOS-STANDARDS LISTE DER ABKÜRZUNGEN LITERATUR... 81

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11 1 Ausführliche Zusammenfassung Das globale Klimaüberwachungssystem (Global Climate Observing System GCOS) wurde 1992 eingerichtet. Ziel von GCOS ist es, Beobachtungen und Informationen, die zur Behandlung klimarelevanter Fragestellungen benötigt werden, allen Nutzern zur Verfügung zu stellen. GCOS wird gemeinsam von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO), der zwischenstaatlichen Organisation für Ozeanographie (IOC) der UNESCO, dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) und dem internationalen Rat für die Wissenschaften (ICSU) getragen. Mit GCOS soll ein langfristig angelegtes, von den Nutzern der bereitgestellten Informationen gesteuertes System zur Überwachung des Klimas bereitgestellt werden. Es sollen Klimaänderungen und deren Ursachen aufgedeckt, Abschätzungen über die Auswirkungen von Klimaänderungen und Klimavariabilität sowie Forschungsaktivitäten für eine Verbesserung des Verständnisses und der Vorhersage des Klimasystems ermöglicht werden. In Deutschland sind die Zuständigkeiten für die systematische, langfristig angelegte Beobachtung der verschiedenen Variablen, mit denen sich das Klimasystem beschreiben lässt, auf eine Reihe unterschiedlicher Bundesministerien verteilt. Diese sind das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) mit den nachgeordneten Behörden Deutscher Wetterdienst (DWD) und Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) mit den nachgeordneten Behörden Umweltbundesamt (UBA) und Bundesamt für Naturschutz (BfN). Auch Forschungseinrichtungen leisten einen wesentlichen Beitrag. Darüber hinaus leistet Deutschland erhebliche Beiträge zu den für die Erfassung globaler Klimaveränderungen ganz wesentlichen europäischen Satelliten- Beobachtungssystemen, die von der Europäischen Weltraumagentur (European Space Agency, ESA) sowie von EUMETSAT (the European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites) entwickelt und betrieben werden. Zur Koordinierung der nationalen Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Institutionen in Bezug auf Klimabeobachtungssysteme, wurde im Herbst 1993 beim Deutschen Wetterdienst in Offenbach ein nationales GCOS-Sekretariat eingerichtet. Das BSH betreibt das nationale GOOS-Sekretariat. Der vorliegende Bericht ist der zweite Bericht der Regierung der Bundesrepublik Deutschland über systematische Klimabeobachtung in Deutschland als Beitrag zum 4. Nationalbericht nach dem Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (Klimarahmenkonvention KRK; United Nations Framework Convention on Climate Change UNFCCC). Er enthält Beschreibungen über ein breites Spektrum an Beobachtungs- und Überwachungssystemen, soweit Informationen bereitgestellt wurden. Obwohl er in einigen Bereichen unvollständig ist, stellt er die derzeit kompletteste Übersicht über Klimabeobachtungssysteme in Deutschland dar. Für ergänzende Informationen zu Umweltbeobachtungssystemen des Bundes im Allgemeinen sei auf das UBA verwiesen (UBA, 1998). Atmosphärische Beobachtungen Meteorologische Beobachtungen haben in Europa eine lange Tradition. Schon im Jahre 1780 gründete Karl Theodor, Kurfürst der Pfalz, die Societas Meteorologica Palatina, die vom Ural über Grönland bis Amerika 39 meteorologische Stationen unterhielt. Ende des vorletzten Jahrhunderts begann die Sammlung klimatologischer Daten durch staatliche Wetterdienste, aber erst seit der Wiedervereinigung im Jahr 1990 werden in Deutschland alle Daten nach einheitlichen Regeln erhoben und aufbereitet. Durch den Einsatz automatischer Stationen konnte die zeitliche Dichte der gemessenen Elemente erheblich erhöht werden

12 An GCOS beteiligt sich Deutschland in vielfacher Weise. Zum GCOS Surface Network (GSN) trägt Deutschland mit 4 Stationen (eine davon in der Antarktis) und einem Zentrum zur Überwachung der Verfügbarkeit und Qualität der von den GSN-Stationen gemeldeten Klimadaten bei (GSN Monitoring Centre, GSNMC - gemeinsam mit dem japanischen Wetterdienst betrieben). Als weiterer Beitrag zu GCOS kommt das Global Precipitation Climatology Centre (GPCC), das vom Deutschen Wetterdienst (DWD) betrieben wird, hinzu, von welchem regelmäßig globale Analysen des monatlichen Niederschlags auf der Basis aller verfügbaren Beobachtungsdaten für die globale Klimaüberwachung bereitgestellt werden. Zwei von Deutschland betriebene Stationen tragen zum GCOS Upper Air Network (GUAN) bei. Eine davon liegt in der Antarktis. Auch zum Global Atmosphere Watch (GAW) tragen deutsche Stationen bei. Alle Stationen, die zum GSN, GUAN oder GAW gehören, werden auch bis 2010 in Betrieb bleiben. Hinzu kommt das von der Bundesanstalt für Gewässerkunde betriebene Global Runoff Data Centre (GRDC). Neben diesen Stationen gibt es eine Vielzahl weiterer Messstellen für meteorologische und atmosphärische Variablen, deren räumlichen Dichten von den gemessenen Größen abhängig sind. Die Anzahl der Stationen reicht von ca Stationen an denen Niederschlag gemessen wird bis herunter zu einigen wenigen für (klimarelevante) Gase. Betreiber sind im wesentlichen der DWD (Meteorologie) und das Umweltbundesamt (UBA, Luftchemie), aber, insbesondere beim Niederschlag auch Landesbehörden. Auf weitere von den Bundesländern betriebene Messnetze wird in diesem Bericht nicht eingegangen. Nicht zu vergessen sind in diesem Zusammenhang auch die meteorologischen Satellitensysteme, zu welchen die Bundesrepublik Deutschland erhebliche finanzielle Beiträge leistet. Ergänzt wird dieses Messnetz durch die Observatorien Lindenberg und Hohenpeißenberg, die als Referenzstationen für Messungen der physikalischen und chemischen Prozesse nationale und internationale Aufgaben erfüllen, wobei die Zeitreihen oft länger als 50 Jahre sind (z.b. Ozon-Messreihe, Temperatur-Feuchte-Messreihe in der oberen Troposphäre). Ozeanographische Beobachtungen Die Überwachung von Klimaänderungen erfordert in der marinen Sphäre abgestimmte Beobachtungssysteme sowohl in der Atmosphäre wie im Ozean. An der Grenzfläche zwischen Ozean und Atmosphäre sorgen Energie- und Stoffflüsse für eine starke Koppelung beider Systeme. Wegen des überragenden Flächenanteils des Meeres an der Gesamtoberfläche der Erde ist sein Einfluss auf das Klimageschehen von erheblichem Gewicht. Zur Quantifizierung bedarf es einer zeitlich und räumlich breiten Datenbasis, welche die laufenden Veränderungen der klimarelevanten Variablen einschließt. Die Datenerhebung auf den Ozeanen gestaltet sich schwierig und muss alle internationalen Kooperationsmöglichkeiten und denkbaren Ressourcen nutzen. Ein wesentlicher Teil der großskaligen Untersuchungen erfolgt in Forschungsprojekten. Diese sind auf die Dauer nur schwer als nachhaltig zu betrachten, liefern aber einen wichtigen und unverzichtbaren Beitrag zur systematischen Untersuchung des tiefen Ozeans. Driftende und verankerte Bojen liefern ozeanographische und meteorologische Größen aus den jeweiligen Sphären und damit auch aus der Grenzschicht beider Medien. In diesem Bereich arbeitet auch das VOS-Programm, meist Handelsschiffe (weltweit 6.700, Deutschland ca. 800), die am freiwilligen Wetterbeobachtungsdienst teilnehmen und sowohl meteorologische wie ozeanographische Messwerte liefern. Seit über 130 Jahren werden an der Station Helgoland Reede werktäglich Oberflächentemperaturen und salzgehalte sowie ausgewählte Nährstoffe gemessen und biologische Proben genommen. Diese Zeitreihe ergänzt die automatischen Bojen, die auf früheren Feuerschiffpositionen arbeiten

13 Die Vertikalsondierung der Ozeane wird derzeit noch überwiegend von Schiffen aus durchgeführt (Ship-of-Opportunity-Programm - SOOP). In SOOP werden Temperaturdaten bis zu einer Tiefe von ca m gewonnen. Der größte Teil dieser Daten wird in nahezu Echtzeit über das weltumspannende Telekommunikationsnetz GTS für zeitkritische Anwendungen zur Verfügung gestellt. Für Spezialanwendungen wird auf die qualitätsgeprüfte Archivversion dieser Daten zurückgegriffen, die eine höhere und präzisere Auflösung hat. Inzwischen messen profilierende Tiefendrifter in den oberen 2000 m Wassertiefe Temperatur und Salzgehalt quasi-operationell (ARGO Tiefendrifter). Wie die SOOP-Daten werden auch die Messwerte der ARGO Drifter über das GTS weltweit bereitgestellt. Auf der anderen Seite stellen die maritim-aerologischen Aufstiege (ASAP) Vertikalsondierungen von Luftdruck, -temperatur, -feuchte und Wind bis in 20 km Höhe bereit. Nicht zu vergessen sind zur Erfassung des Ozeanzustands aber auch die Satelliten, welche als einziges Beobachtungssystem globale Daten in räumlich und zeitlich nahezu lückenloser Abdeckung zu liefern vermögen. Neben den operationellen Verfahren werden immer wieder einzelne Experimente, z.b. auf Forschungsschiffen, durchgeführt, die spezielle Fragestellungen verfolgen, so wird die Untersuchung geostrophischer Transporte zwischen Subtropen und Subpolarwirbel im Nordatlantik in enger Kooperation zwischen europäischen Forschungseinrichtungen fortgeführt. Auch die Meteorologie führt Experimente zur Erkundung der maritimen atmosphärischen Grenzschicht und zum großräumigen Energietransport aus. Eine Reihe von Forschungsprojekten im Rahmen des Weltklimaforschungsprogramms WCRP wie CLIVAR, CLIC, GEWEX, SPARC und SOLAS tragen mit beobachtenden und modellierenden Komponenten zur systematischen Überwachung des Klimas bei. Die Assimilation ozeanographischer und Fernerkundungsdaten ist weit fortgeschritten, wird jedoch in Deutschland noch nicht operationell eingesetzt. Das BSH nimmt die Funktion eines nationalen Sekretariats für das Global Ocean Observing System (GOOS) zur Koordinierung der deutschen Beiträge für GOOS wahr. Terrestrische Beobachtungen Ein Vielzahl terrestrischer Beobachtungen werden in den einzelnen Bundesländern durchgeführt, für die aber keine bundesweite Zusammenschau bekannt ist. Terrestrische Beobachtungen, die nach einheitlichen Verfahren für die gesamte Fläche durchgeführt werden, gibt es bei nur wenigen Bundesbehörden. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) betreibt z.b. ein Messnetz mit über 280 Stationen an denen die Erdbodentemperatur in verschiedenen Tiefen gemessen wird. Ein weiterer wichtiger Beitrag zur Klimaüberwachung sind die ebenfalls vom DWD durchgeführten phänologischen Beobachtungen, die derzeit an ca Standorten in Deutschland regelmäßig durchgeführt werden. Für 410 Standorte liegen z.t. über 50-jährige Zeitreihen vor. Mit seinem Niederschlagsmessnetz und dem Global Precipitation Climatology Centre (GPCC) des DWD und dem Global Runoff Data Centre (GRDC) der BfG leistet Deutschland auch Beiträge zu dem im Aufbau befindlichen GTN-H. Über Veränderungen der Verbreitungsgrenzen von Pflanzen und Tieren liegen fast nur Einzelbeobachtungen vor. Das Bundesamt für Naturschutz (BfN) unterhält Datenbanken zu Vorkommen, Verbreitung und Bestandssituation von Gefäßpflanzen (FLORKART: ca Arten, ca 14 Mio Datensätze)) und Schmetterlingen (LEPIDAT). Am Institut für Geobotanik der Universität Halle werden seit Jahrzehnten systematisch die europäischen und weltweiten Areale der mitteleuropäischen Arten kartographiert, in den letzten Jahren in digitalen Karten bereitgestellt und im Hinblick auf Arealveränderungen, Invasions- und Rückgangsproblematik analysiert

14 Gemeinsam mit dem Statistischen Bundesamt wurde das methodische Konzept für eine ö- kologische Flächenstichprobe entwickelt. Eine Umsetzung würde Hinweise auf die Änderung der Verbreitung von Biotopen und Arten geben. Über eine Umsetzung ist jedoch noch nicht entschieden. Im Rahmen der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie sowie der Vogelschutzrichtlinie der EU werden jedoch europaweit voraussichtlich vergleichbare Daten über den Erhaltungszustand von Arten und Lebensraumtypen gemeinschaftlichen Interesses erhoben. Veränderungen im Zugverhalten wandernder Tierarten werden an verschiedenen Universitäten und der Vogelwarte Radolfzell erhoben. Unverändert wurde in Deutschland noch keine Kontaktstelle für das Global Terrestrial Observing System (GTOS) eingerichtet. Entsprechend schwierig gestaltete sich die Zusammenschau für diese Art der Beobachtungen. Weltraumgestützte Beobachtungen Satellitensysteme bieten folgende Vorteile zur Erfassung des Status von Veränderungen im Klimasystem der Erde: sie liefern nahezu kontinuierliche und lückenlose, also flächendeckende Informationen, auch aus Regionen, von welchen sonst nur wenig oder keine Erdbeobachtungsdaten verfügbar sind; Daten von verschiedenen Regionen werden mit ein und demselben Beobachtungssystem erfasst; manche Informationen wie z.b. Strahlungsflüsse am Oberrand der Atmosphäre lassen sich überhaupt nur mit Hilfe von Satelliten bestimmen Neben nationalen Systemen werden die meisten Satellitensysteme in Europa von der Europäischen Weltraumagentur (ESA) entwickelt und zum Teil betrieben. Von besonderer Relevanz für die Erforschung der Prozesse im Klimasystem sind die experimentellen und präoperationellen Erdbeobachtungsprogramme der ESA. Für die Erfassung von Variationen oder Veränderungen im Klimasystem sind wegen der erforderlichen Langfristigkeit insbesondere jedoch die operationellen Satellitensysteme von ganz wesentlicher Bedeutung. In Europa ist für den Betrieb der operationellen meteorologischen Satellitensysteme und die Planungen von entsprechenden Nachfolgesystemen EUMETSAT zuständig, welche ihren Sitz in Darmstadt hat. Derzeit betreibt EUMETSAT die geostationären METEOSAT-Satelliten; ab 2006 folgen im Rahmen des EUMETSAT Polar Systems (EPS) mit METOP die ersten europäischen operationellen meteorologischen Satelliten von EUMETSAT in polnaher Umlaufbahn. Die europäischen METOP-Satelliten und die US-amerikanischen NOAA-Sateliten ergänzen sich gegenseitig als Teil eines gemeinschaftlich abgestimmten globalen operationellen Systems polarumlaufender Satelliten. In beiden Organisationen, bei EUMETSAT und ESA, ist Deutschland der größte Beitragszahler. Die ersten METEOSAT-Daten stammen aus dem Jahre Das gleiche System war ü- ber Europa, Afrika und Atlantik bis Ende 2005 in Betrieb und wird über dem Indischen Ozean noch länger weiterbetrieben. Anfang 2004 hat der erste Satellit einer deutlich verbesserten Zweiten Generation Meteosat (MSG, Meteosat Second Generation) den Betrieb aufgenommen. Um die Kontinuität der MSG-Datenverfügbarkeit bis mindestens 2019 zu sichern, sind Bau, Start und Betrieb von insgesamt 4 MSG-Satelliten verbindlich beschlossen. Im Rahmen der sogenannten "Satellite Application Facilities" (SAF) von EUMETSAT hat der Deutsche Wetterdienst die Aufgabe übernommen, als Leitinstitution für die Ableitung klimarelevanter Parameter aus den MSG- und METOP-Satelliten (MSG, EPS_METOP) zu fungieren und das "SAF on Climate Monitoring" aufzubauen, zu betreiben und weiter zu entwickeln. SAFs sind ein europäisches Netzwerk spezialisierter Zentren zur Auswertung von Satellitendaten unter EUMETSAT-Verantwortung. Das SAF für Klimaüberwachung ist eines von derzeit insgesamt 8 derartiger Kompetenzzentren. Es hat Anfang 2005 den prä

15 operationellen Betrieb zur Erzeugung von Klimatologien aus Satellitendaten zum Themenkomplex Strahlung, Wolken und Feuchte aufgenommen. Koordinierung der Erdbeobachtungsaktivitäten: Im Bereich des Geoinformationswesens gibt es eine Vielzahl an beteiligten Institutionen und Gruppierungen, deren Aktivitäten und Datenaustausch noch nicht optimal koordiniert sind. Als Unterauswahl seien zum Beispiel hier nur genannt: CEOS, IGOS, GCOS, GOOS, GTOS, GMES, ICP IM, ICSU und ICSU WDC, UNFCCC, CLIVAR, CORINE, EMEP; viele weitere Beispiele könnten aufgelistet werden. Es wurde daher als Ergebnis des Gipfeltreffens der G8-Staaten 2003 in Evian (Frankreich) eine Initiative mit der Bezeichnung ad hoc Group on Earth Observation (GEO) gestartet, um die laufenden und geplanten Aktivitäten im Bereich der Erdbeobachtung (in situ und Fernerkundung) künftig effizienter aufeinander abzustimmen, Defizite in Beobachtungssystemen zu minimieren und einen einfachen und breiten Datenaustausch zu gewährleisten. Als Ergebnis dieser Initiative wurde die Einrichtung des Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) beschlossen. Also ein System von Systemen für die Erdbeobachtung, welches höchste politische Unterstützung findet und inzwischen von mehr als 60 Staaten unterstützt wird. Das GEO-Sekretariat wurde am Sitz der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) in Genf eingerichtet. National fällt die federführende Zuständigkeit für GEOSS in die Verantwortung des BMVBS; der DWD hat wesentlich in den Aktivitäten von GEO zur Etablierung von GEOSS mitgewirkt. GEOSS wird auch Verbesserungen für die nationalen Aktivitäten zur Erfassung des Status und der Veränderungen im Klimasystem unserer Erde und deren Auswirkungen bringen

16 2 Allgemeine Angaben zum Thema systematische Beobachtung 2.1 NATIONALE PROGRAMME FÜR DIE SYSTEMATISCHE BEOBACHTUNG DER ATMOSPHÄRE Die rechtlichen Grundlagen Die Bundesrepublik Deutschland hat ihre Verpflichtungen für die Durchführung systematischer (Klima)Beobachtungen in verschiedenen nationalen Gesetzen niedergelegt (z.b. Umweltinformationsgesetz, DWD-Gesetz). Für die meteorologischen Beobachtungen ist der nationale Wetterdienst der Bundesrepublik Deutschland, der Deutsche Wetterdienst (DWD) 2, per Gesetz verpflichtet (Gesetz über den Deutschen Wetterdienst (DWD-Gesetz) vom 10. September 1998 (BGBl. I, S. 2871) zuletzt geändert durch Artikel 5 des Gesetzes zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes vom 3. Mai 2005 (BGBl. I, S.1224)). Damit erfüllt der DWD die Verpflichtungen, die sich hinsichtlich der systematischen Beobachtung meteorologischer Variablen aus der Klimarahmenkonvention ergeben. Im Herbst 1993 wurde beim DWD ein nationales GCOS-Sekretariat 3 eingerichtet, das seitdem aktiv an der Entwicklung des GCOS-Programms beteiligt ist und die nationalen GCOS- Aktivitäten koordiniert. Seit August 2001 ist das nationale GCOS-Sekretariat auch für die Erstellung des Nationalberichts über systematische Klimabeobachtung zuständig. Meteorologische Variablen werden auch von anderen Bundes- und Landesbehörden gemessen. Das ursprünglich von der Deutschen Forschungsgemeinschaft aufgebaute und 1974 in das neu gegründete Umweltbundesamt überführte Luftmessnetz hatte die Aufgabe, die Luftqualität in Deutschland zu überwachen und untersuchte zu diesem Zweck Reinluftstandorte und Ballungsgebiete gleichermaßen. Mit der Übernahme der Überwachung durch die Länder und dem damit einhergehenden Aufbau der Ländermessnetze beschränkte sich das UBA- Luftmessnetz auf die Erfüllung internationaler Mess- und Berichtspflichten Deutschlands und somit auf die Feststellung der weiträumig und grenzüberschreitend transportierten Hintergrundbelastung an ausgesuchten Reinluftstandorten. Die Durchführung der Luftmessungen beruht auf mehreren Gesetzen und Protokollen: UN-ECE Konvention zu grenzüberschreitenden Luftverunreinigungen (Genfer Luftreinhaltekonvention) und nachgeordnete Protokolle: SO 2 -Protokoll, NOx-Protokoll, VOC-Protokoll, 2. Schwefelprotokoll, Schwermetallprotokoll, POP-Protokoll, Multikomponenten-Protokoll. Wissenschaftliche Begleitprogramme zur Genfer Luftreinhaltekonvention: o European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP) o Working group on Effects, insbesondere International Co-operative Programme on Integrated Monitoring (ICP IM) und International Co-operative Programme on Mapping (ICP M) HELCOM OSPARCOM GAW (als Nachfolge von BAPMon, GO 3 OS 4 ) 4. EU-Tochterrichtlinie (2004/107/EG vom ) GO 3 OS = Global Ozone (O 3 ) Observation System - 6 -

17 2.1.2 Nationale Pläne und organisatorische Strukturen Nationale Pläne im Bereich der meteorologischen Beobachtungen werden vom DWD auf Basis der gesetzlichen Grundlagen entwickelt und fortgeschrieben. Ein separater nationaler Plan für die Klimaüberwachung liegt nicht vor. Abbildung 1: Die Darstellung zeigt die räumliche Verteilung der zu den verschiedenen Netzen des DWD gehörenden Stationen. Die Durchführung der meteorologischen Beobachtungen auf dem Gebiet der Bundesrepublik Deutschland obliegt dem DWD. Dieser ist eine teilrechtsfähige Anstalt des öffentlichen Rechts im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) und hat die folgenden, im DWD-Gesetz festgelegten und die systematische Beobachtung betreffenden Aufgaben: - 7 -

18 kurzfristige und langfristige Erfassung, Überwachung und Bewertung der meteorologischen Prozesse, Struktur und Zusammensetzung der Atmosphäre, Erfassung der meteorologischen Wechselwirkung zwischen der Atmosphäre und anderen Bereichen der Umwelt, Betrieb der erforderlichen Mess- und Beobachtungssysteme zur Erfüllung der oben genannten Aufgaben und Bereithaltung, Archivierung und Dokumentierung meteorologischer Daten und Produkte. Für die Fortschreibung und Modernisierung der Messnetze wurden mit dem Großprojekt Messnetz 2000 die zukünftige Ausstattung der Stationen, deren räumliche Verteilung und Messprogramme neu festgelegt. Die Umsetzung der Ergebnisse dieses Projektes soll bis 2007 abgeschlossen sein. Weitere Informationen finden Sie im Kapitel 3.4. Zur Erfüllung seiner Aufgaben betreibt der DWD ein meteorologisches Messnetz, dessen Stationsdichte sich nach den Anforderungen und der zu messenden meteorologischen Parameter richtet. Abbildung 1 gibt einen Überblick über die Stationsdichte in den vom DWD betriebenen Messnetzen in Deutschland. Eine Übersicht über die vom DWD betriebenen Stationen bieten in Tabellenform die Stationsinformationen im Klimainformationssystem des DWD (KLIS 5 ). Weitere Informationen sind in Kapitel 3 zu finden. In einigen Bundesländern wird die Dichte der Stationen noch durch von diesen Ländern betriebene regionale Messnetze erhöht. Neben dem Niederschlag wird in diesen Messnetzen auch die Lufttemperatur sowie Windgeschwindigkeit und -richtung erhoben. Eine neuere Entwicklung ist der Betrieb privater Messnetze. Die Messstandards entsprechen jedoch nur teilweise denen des DWD, und die Daten stehen dem DWD in der Regel nicht für den internationalen Austausch zur Verfügung. Daher wird in diesem Bericht nicht näher auf diese Netze eingegangen. Das Messnetz des Umweltbundesamtes kann in vier aufgabenspezifische Bereiche unterteilt werden: 1. Messungen für EMEP (Luftchemie, Niederschlagsinhaltsstoffe, Staubinhaltsstoffe, meteorologische Parameter) 2. Messungen für OSPARCOM und HELCOM 3. Solares UVB-Monitoring (BfS/UBA) 4. Luftchemisches Messprogramm im Rahmen von Global Atmosphere Watch Eine Karte der Standorte des UBA-Luftmessnetzes ist im Internet 6 einzusehen. Die Anzahl der personell besetzten Messstellen beträgt einschließlich der GAW-Globalstation Zugspitze/Hohenpeißenberg sieben; die automatischen Messstellen wurden komplett abgebaut. Das UVB-Messnetz besteht aus den 3 UBA-Standorten Zingst, Langen und Schauinsland, die mit dem BfS-Standort Neuherberg assoziiert sind. Die GAW-Globalstation (Zugspitze/Hohenpeißenberg) für das WMO/UNEP-Programm befindet sich an der Zugspitze zum Teil noch in der Einrichtungsphase, experimentelle Messungen haben begonnen. Damit erfahren die Messungen von Klimagasen (CO 2 seit 1972, CH 4 seit 1993) eine weitere Vertiefung. An zwei Stellen (Zugspitze, Schauinsland) werden nunmehr auch N 2 O und SF 6 gemessen. Die Arbeiten der früher im Rahmen des IMIS-Messnetzes durchgeführten Messungen der Radioaktivität wurden 1999 eingestellt

19 Untersuchungsparameter und Probenahme: Eine ausführliche Beschreibung der Parameter für jede Station sind im Internet abrufbar 7. Die Einzelmesswerte sind auf Anfrage in der Außenstelle Langen des Umweltbundesamtes verfügbar. Ein öffentlicher Zugang besteht zu monatlich aggregierten Daten über das Internet 8. Ozondaten und -prognosen sowie Konzentrationen anderer Luftschadstoffe sind im Internet 9 zusammen mit den Länderdaten verfügbar. Die Ergebnisse aus dem Messnetz fließen in die folgenden Produkte ein: UBA Intranet-Seiten Monatsberichte aus dem Messnetz Jahresbericht Datenlieferung an internationale Organisationen Deutschlandweite Ozonprognose und Darstellung der Ist-Situation Wissenschaftliche Auswertungen und Weiterentwicklung von Messmethoden Beteiligung an Fernerkundungsprogrammen Im Hinblick auf Beobachtungen der Erde vom Weltraum aus ist die Bundesrepublik Deutschland Mitglied in der European Space Agency (ESA) sowie von EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites). ESA ist primär zuständig für experimentelle Missionen und die Entwicklung und Erprobung neuer Satellitenmissionen, EUMETSAT für den Betrieb operationeller Satellitensysteme für Meteorologie und relevante Erdbeobachtungsmissionen und für die Planungen entsprechender operationeller Nachfolgesysteme. Abgesehen von den Vorteilen, welche die Satelliten ohnehin für die Erfassung des Status des Klimasystems, seiner Veränderungen und Auswirkungen bieten (siehe Absatz Weltraumgestützte Beobachtungen in der Ausführlichen Zusammenfassung), sind die EUMETSAT-Missionen wegen ihrer von vornherein gesicherten Langzeitkontinuität für die Klimaüberwachung von besonderer Bedeutung. So überspannt der Betrieb der ersten Meteosat-Generation einen Zeitraum von 1977 bis mindestens 2005 und MSG wird voraussichtlich auch ca. 25 Jahre oder länger in Betrieb sein. Bei EUMETSAT und ESA sind gemeinschaftlich erste Untersuchungen für eine Dritte Generation Meteosat (MTG) angelaufen, welche einen Zeitraum bis ca hin abdecken wird. Auch haben erste Überlegungen für ein EPS- Nachfolgesystem begonnen. Bei EUMETSAT werden die Interessen der Bundesrepublik Deutschland durch den DWD vertreten. Auf diesem Weg erfolgt u.a. auch die Beteiligung an der Gestaltung der Integrated Global Observing Strategy (IGOS). Deutschland ist sowohl bei EUMETSAT als auch beim ESA Erdbeobachtungsprogramm Hauptbeitragszahler und hat ein großes Gewicht in den Planungen und Entscheidungen dieser europäischen Satellitenorganisationen 10. Im Rahmen des Deutschen Raumfahrtprogramms beteiligt sich Deutschland darüber hinaus über das DLR-Raumfahrtmanagement 11 an verschiedenen Projekten der ESA und führt im nationalen Programm eigene Projekte durch. So stehen derzeit im ESA-Erdbeobachtungsrahmenprogramm klimarelevante Beobachtungssysteme wie CRYOSAT, GOCE, SMOS, Aeolus/ADM, SWARM und EarthCare in der Entwicklungsphase 12. Im nationalen siehe

20 Raumfahrtprogramm werden derzeit die Missionen BIRD, CHAMP und GRACE sowie der Atmosphärensensor SCIAMACHY auf ENVISAT betrieben. Mit letzterem werden bspw. ständig tagesaktuelle NO2-Gesamtsäulen am DLR Oberpfaffenhofen 13 zur Verfügung gestellt. In der Entwicklung befinden sich zudem die Projekte TerraSAR-X 14 und RapidEye 15. TerraSAR-X dient der Deckung des Bundesbedarfs an wissenschaftlichen X-Band- Radardaten für die Anwendungsbereiche Ökologie, Hydrologie, Geologie, Ozeanographie sowie Interferometrie und stellt zugleich einen Einstieg in die Kommerzialisierung der Erdbeobachtung dar. Der Start von TerraSAR ist für Juni 2006 vorgesehen. Das Satellitensystem RapidEye bestehend aus 5 Satelliten mit optischen Kameras, die erstmals in der Lage sein werden, täglich von jedem Punkt der Erde mindestens eine Aufnahme machen zu können ist auf die kommerzielle Nutzung durch Landwirtschaft, Versicherungen, Ernährungsindustrie und Organisationen im Bereich der Katastrophenhilfe ausgerichtet. Der Start ist für Ende 2006 vorgesehen. Im Rahmen der sog. Satellite Application Facilities (SAF) von EUMETSAT hat der Deutsche Wetterdienst die Aufgabe übernommen, als Leitinstitution für die Ableitung klimatauglicher Parameter aus der neuen Generation von Satelliten (MSG, EPS_METOP) zu fungieren und das SAF on Climate Monitoring in Kooperation mit anderen europäischen Wetterdiensten aufzubauen, zu betreiben und weiter zu entwickeln. Mit Beginn des Jahres 2005 hat das SAF den operationellen Betrieb aufgenommen 16. Der DWD ist auch mit Validationsaktivitäten an der EUMETSAT Satellite Application Facilicity für Ozonüberwachung beteiligt, welche vom finnischen Wetterdienst FMI geleitet wird und in welcher von nationaler Seite auch das DLR aktiv eingebunden ist. Das Ozon-SAF, das derzeit noch in der Aufbauphase befindlich ist und gemäß Planungen ab 2007 den vollen operationellen Betrieb aufnehmen wird, leistet wichtige Beiträge zur routinemäßigen Überwachung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre unter Nutzung von Satellitenfernerkundungsdaten Internationaler Datenaustausch und Datenpolitik Die Daten des DWD werden im Rahmen der WMO-Programme international ausgetauscht. Klimatologische Zeitreihen von 44 ausgewählten Stationen mit besonderem Stellenwert stellt der DWD weltweit entgeltfrei und ohne Nutzungsbeschränkungen über das Internet zur Verfügung. Darunter sind auch die am weitesten zurückreichenden Beobachtungen für deutsche Standorte zu finden. Aus allen weiteren Datenbeständen werden auf Anfrage Auszüge bereitgestellt. Die Verwendung für Forschungsvorhaben und zur Wahrnehmung amtlicher Aufgaben wird im In- und Ausland entgeltfrei gestattet. Die Bedingungen für die Nutzung von Daten aus EUMETSAT-Programmen werden gemeinschaftlich durch die Mitgliedsstaaten festgelegt. Die vereinbarten Regeln sehen vor, dass u. a. alle Produkte, die zur Klimabeobachtung beitragen, auf Anfrage zur unbeschränkten Nutzung überlassen werden. Der DWD hat im Jahre 1999 gemeinsam mit dem japanischen Wetterdienst mit dem Aufbau eines GCOS Surface Network Monitoring Centres (GSNMC) begonnen. Ziel ist es, die Verfügbarkeit und Qualität von Klimadaten der GSN-Stationen zu verbessern. Da die internationale Verfügbarkeit von Klimadaten u.a. davon abhängt, dass die zu ihrer Übermittlung verwendeten Formate fehlerfrei sind, wird jährlich darüber berichtet, welche formalen Fehler entdeckt wurden. Fehler dieser Art können die Verwendung der übermittelten Klimadaten erschweren, teilweise auch ganz verhindern. Ferner wird über die Qualität der übermittelten monatlichen Niederschlagssumme sowie die der Monatsmitteltemperatur der Luft berichtet. Die so erhobenen Daten werden monatlich an das ICSU Weltdatenzentrum A für Meteorolo

21 gie (WDC-A) übermittelt und stehen damit über das System der Weltdatenzentren zur Verfügung Aktivitäten zur Unterstützung von Entwicklungsländern Das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) ist zuständig für die Gestaltung und Umsetzung der Entwicklungspolitik der Bundesregierung. Seine Aufgaben konzentrieren sich auf folgende Bereiche: Mitgestaltung globaler Rahmenbedingungen Entwicklung bilateraler und multilateraler Förderstrategien und Unterstützung von Entwicklungsprogrammen und -projekten der Partnerländer Förderung der entwicklungspolitischen Zusammenarbeit nichtstaatlicher Organisationen Erfolgskontrolle und Kontrolle der Mittelverwendung. Die Entwicklungszusammenarbeit der Bundesregierung hat verschiedene Formen. Neben der Technischen Zusammenarbeit, mit der vor allem die GTZ betraut ist, gibt es vor allem die Finanzielle Zusammenarbeit (KfW Bankengruppe), sowie Deutschlands Beiträge an internationale Organisationen (multilaterale Zusammenarbeit). Die Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH ist seit 1975 als Dienstleistungsunternehmen in der internationalen Entwicklungszusammenarbeit tätig. Mit mehr als Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in über 120 Ländern der Welt ist die GTZ das größte deutsche Unternehmen dieser Art. Seit 1993 unterstützt die Bundesrepublik Deutschland die Implementierung der Klimarahmenvereinbarung der Vereinten Nationen in Entwicklungsländern. In einer ersten und zweiten Phase konzentrierten sich die Aktivitäten im Rahmen des Projektes "Maßnamen zur Umsetzung der Klimarahmenkonvention" darauf, Entwicklungsländer bei der nationalen Erfassung von GHG Emissionen und GHG Reduzierungsmöglichkeiten zu unterstützen. In der dritten Phase kam der CDM als Thema hinzu und seit der vierten Phase deckt das Klimaschutz-Programm für Entwicklungsländer auch das Themenfeld Anpassung an den Klimawandel ab. Dem Deutschen Wetterdienst stehen weder die rechtlichen noch finanziellen Möglichkeiten zur Verfügung, sich an der technischen Zusammenarbeit zu beteiligen. Er kann jedoch über die direkte Zusammenarbeit mit meteorologischen Organisationen in Partnerländern Kenntnisse und Fähigkeiten vermitteln und mithelfen, dass diese ihre nationalen und internationalen Aufgaben besser erfüllen können. EUMETSAT betreibt viele Aktivitäten zur Unterstützung und Fortentwicklung weniger gut entwickelter Länder, schwerpunktmäßig in Afrika, einem Kontinent mit klimatologisch speziellen Bedingungen. In diesem Zusammenhang wäre z.b. das gemeinschaftliche und weitgehende von der EU-Kommission finanzierte Projekt PUMA (Preparation on the Use of MSG in Africa) zu nennen, welches jedem afrikanischen Land den Empfang von MSG-Daten und deren Nutzung ermöglicht. Oder Fortbildungs- und Schulungsaktivitäten für Länder z.b. in Zentral- und Osteuropa oder Afrika, welche in enger Abstimmung und gemeinschaftlich mit der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) durchgeführt werden. Auch der DWD ist aktiv an entsprechenden Trainingsmaßnahmen mitbeteiligt. Über EUMETSAT leistet Deutschland somit auch einen indirekten Beitrag zur Unterstützung von Entwicklungsländern. Im Rahmen von GAW ist das Umweltbundesamt für GAWTEC verantwortlich und führt Schulungen für Messtechniker der GAW-Stationen durch. Die Schulungen umfassen die wesentlichen Klimagase und VOCs. Bisher haben fast 100 Trainees aus allen 5 Kontinenten

22 und ca. 40 Ländern an den Schulungen teilgenommen. GAWTEC ist weltweit das einzige derartige Trainingszentrum innerhalb GAW Defizite Die 10 Prinzipien für die Klimaüberwachung (Kapitel 7.1.3) werden im DWD grundsätzlich beachtet. Der Tabelle 2 zu entnehmende Abbau von Niederschlagsstationen im Bereich des DWD wird teilweise durch Nutzung regionaler Niederschlagsmessnetze der Länder sowie radargestützter Messungen des DWD-Radarverbundes kompensiert (s. auch Kapitel 3). Stationen, die klimatologisch relevante Daten liefern, stellen ein wertvolles kulturelles Erbe dar, dessen Erhalt und Fortführung es zu sichern gilt. 2.2 NATIONALE PROGRAMME FÜR DIE SYSTEMATISCHE BEOBACHTUNG DER OZEANE Die rechtlichen Grundlagen Die Bundesrepublik Deutschland ist gesetzlich zur Durchführung systematischer Beobachtungen der Meeresumwelt verpflichtet. Gemäß Seeaufgabengesetz in der Fassung vom hat das BSH Veränderungen der Meeresumwelt zu überwachen, durch naturwissenschaftliche Forschungen die Seeschifffahrt und Seefischerei zu fördern und die nautischen und hydrographischen Dienste wahrzunehmen. Die Verpflichtung zur Erhebung maritimmeteorologischer Beobachtungen ist u.a. im Gesetz über den Deutschen Wetterdienst vom 10. September 1998 (BGBl. I, S. 2871) zuletzt geändert durch Artikel 5 des Gesetzes zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes vom 3. Mai 2005 (BGBl. I, S.1224), im Schiffssicherheitsvertrag International Convention for the Safety of Life at Sea, SOLAS, von 1974 mit den entsprechenden Amendments und dem Protokoll von 1978 sowie in zahlreichen internationalen Übereinkommen im Rahmen der Weltorganisation für Meteorologie, WMO, und der Zwischenstaatlichen Ozeanographischen Kommission, IOC, verankert. Die Zwischenstaatliche Ozeanographische Kommission IOC koordiniert die nationalen Beiträge zum Global Ocean Observing System (GOOS). Darüber hinaus hat die Bundesregierung durch die Beteiligung am Global Ocean Observing System (GOOS) die notwendige Einbindung der Überwachungsaufgabe in internationale Aktivitäten vorgenommen und der Einrichtung des nationalen GOOS Sekretariats im BSH zugestimmt, das eng mit dem Deutschen GCOS-Sekretariat beim DWD zusammenarbeitet. Viele der im Kapitel 4 Ozeanographische Beobachtungen dargestellten Messsysteme sind Bestandteile des nationalen Beitrages zu GOOS Nationale Pläne und organisatorische Strukturen Im nationalen ozeanographischen Bereich wurde das Messnetz MARNET auf der Grundlage eines dem BMVBS vorliegenden Konzeptes entwickelt und aufgebaut. Zur Zeit wird es durch Ausrüstung neuer Stationen in Nord- und Ostsee ergänzt. Die Nordseeboje III wurde in der Nähe der Position der früheren Forschungsplattform Nordsee verankert und in Betrieb genommen, daneben wurden die Station Arkona Becken und die Forschungsplattform FINO1 in das Messnetz integriert. (Stationsplan s. Kapitel 4, Ozeanographische Beobachtungen). Weitere Stationen sind gegenwärtig nicht geplant, lediglich die Einführung neuer Messmethoden und die Verbesserung der messtechnischen Ausrüstung sind im Interesse bestmöglicher Datenqualität und Datenverfügbarkeit vorgesehen. Dabei wird versucht, im Rahmen des European workshop on fixed monitoring networks in the North Sea region (SeaNet) eine Abstimmung zwischen den zuständigen Behörden der europäischen Länder herbeizuführen, in Zusammenarbeit mit der European Association for the Global Ocean Ob

23 serving System (EuroGOOS). Im Rahmen der internationalen ozeanographischen Datengewinnung auf Handelsschiffen (Ship-of-Opportunity-Programme, SOOP), ist das BSH aktiv beteiligt. Wie in Kapitel bereits dargelegt, ist in Deutschland für die Durchführung der meteorologischen und damit auch für die maritimmeteorologischen Beobachtungen der Deutsche Wetterdienst zuständig. Seine Aufgaben und organisatorische Einbindung sind dort beschrieben. Zur Gewinnung von maritimmeteorologischen in situ Daten in Meeresoberflächennähe nutzt der DWD das nationale System der weltweit operierenden, freiwillig beobachtenden Handels-, Forschungs- und Fischereischiffe. Es ist integriert in das internationale VOS-Scheme, das in der Joint Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology (JCOMM) koordiniert wird und an dessen Aufbau, Unterhalt und Auswertung er maßgebend beteiligt ist. Auf europäischer Ebene ist der DWD in das EUMETNET Composite Observing System (EUCOS) eingebunden. Er ist maßgeblich an dem dort angesiedelten EUCOS Surface Marine Observing Project (E-SURFMAR) beteiligt, in dem Beobachtungsschiffe sowie driftende und verankerte meteorologisch-ozeanographische Bojen bereitgestellt und koordiniert werden. Im deutschen Küstenvorfeld betreibt der DWD maritimmeteorologische Messsysteme, z.t. in Zusammenarbeit mit dem BSH. Für die maritime Meteorologie unverzichtbar ist die Sondierung der maritimen Atmosphäre bis in größere Höhen. Deshalb hat der DWD eine Reihe von mobilen teil-automatisierten aerologischen Aufstiegsstellen auf Seeschiffen eingerichtet und beteiligt sich damit am internationalen Automated Shipboard Aerological Programme, ASAP. Im Rahmen von EUCOS ist der DWD als Responsible Member für das E-ASAP Projekt verantwortlich, stellt den Projekt-Manager und trägt eine Reihe von containerisierten Aufstiegseinheiten bei. Organisatorisch sind die maritimmeteorologischen Aktivitäten des DWD in den Bereichen Maritime Klimaüberwachung und Meteorologischer Hafendienst integriert Beteiligung an Fernerkundungsprogrammen Über die Beteiligung des DWD an Fernerkundungsprogrammen wird in Kapitel berichtet. Diese sind nicht nur für die systematische Beobachtung der Atmosphäre relevant, sondern auch der Erdoberfläche, somit auch die Ozeane. Für die Beobachtung der Meeresoberfläche werden die Satelliten der NOAA und NASA sowie von EUMETSAT und ESA routinemäßig für die Erfassung von Meereis und Oberflächentemperaturen sowie zum Umweltmonitoring genutzt. Zunehmend werden Altimeterdaten in quasi-operationellen ozeanographischen Anwendungen benötigt. Diese stammen aus den Satellitenprogrammen ERS1, ERS2, Topex/Poseidon und inzwischen JASON. Ihre ununterbrochene Fortführung muss gewährleistet werden. Die programmatischen Interessen werden durch Beteiligung an den nationalen Vorbereitungssitzungen und an Tagungen der relevanten ESA- und EUMETSAT-Gremien (s. Kapitel 2.1.3) sowie in nationalen und internationalen Nutzergruppen vertreten. Der DWD betreibt nicht nur numerische Wettervorhersagemodelle, sondern in Zusammenarbeit mit dem GKSS Geesthacht Forschungszentrum auch Seegangsvorhersagemodelle, welche Wind- und Welleninformationen an der Meeresoberfläche aus Satellitendaten der

24 ESA und NASA nutzen und künftig auch die Höhendaten der Meereshöhe aus Radaraltimeterdaten, welche u.a. auch im Rahmen des optionalen EUMETSAT-Programms Jason-2 verfügbar werden, an dem Deutschland mit ca. 25% Beitragshöhe beteiligt ist Internationaler Datenaustausch und Datenpolitik Für den vereinfachten und sicheren Austausch operationeller ozeanographischer Daten hat SeaNet ein EU-Projekt SeaNet Data Interface (SNDI) durchgeführt, das den Austausch zunächst im europäischen Bereich und beschränkt auf 6 Länder gewährleisten soll. Die Datenpolitik bei SeaNet sieht die kostenfreie Nutzung der Messnetz-Daten durch Behörden und Forschungseinrichtungen vor, die kommerzielle Nutzung dagegen ist entsprechend den nationalen Vorschriften des Herkunftslandes der Daten ggf. kostenpflichtig. Ein reduzierter MARNET-Datensatz wird über das GTS der WMO global zur Verfügung gestellt. Letztlich wird sich im ozeanographischen Bereich die nationale Datenpolitik an GOOS orientieren, das zur uneingeschränkten Freigabe der Beobachtungsdaten tendiert. Die national erhobenen Daten des Ship of Opportunity Programme (SOOP) werden an das Global Surface Data Centre abgegeben. Der maritimmeteorologische internationale Datenaustausch wird in Deutschland durch den DWD wahrgenommen. Das geschieht auf der Grundlage internationaler Vereinbarungen und Verpflichtungen im Rahmen der WMO, z.b. im VOS-Scheme, bei dem das GTS der WMO genutzt wird, oder im Marine Climatological Summaries Scheme, MCSS. Im Rahmen des MCSS betreibt der DWD in Hamburg eines der beiden Global Collecting Centre, GCC. Für die Politik des Austausches und der Abgabe maritim-meteorologischer Daten stellt die Resolution 40, die auf dem 12. Kongress der WMO verabschiedet wurde, eine wichtige Orientierungslinie dar Aktivitäten zur Unterstützung von Entwicklungsländern In zeitlich eng begrenzten Aktionen und zumeist innerhalb von oder in Verbindung mit Entwicklungsprojekten, die vom BMBF oder der EU gefördert werden, wird vom BSH wissenschaftlich/technische Beratung durchgeführt, wenn Interesse am Einsatz und Kauf von ozeanographischen Beobachtungssystemen, die das Produkt der angeführten Projekte sind, von Entwicklungsländern bekundet wird (z.b. China und Indonesien in Verbindung mit den BMBF-Projekten MERMAID, CANVAS u.a.). Für weiterführende und umfangreichere Aktivitäten sind zusätzliche Ressourcen erforderlich Defizite Wenn GOOS und EuroGOOS effektive operationelle Instrumente zur Erreichung der definierten Ziele werden sollen, muss den Absichtserklärungen der Länder die Bereitstellung angemessener Finanzmittel folgen. Bereits vorhandene Messnetzkomponenten sind zwar ein willkommener Anfang, können aber angesichts des gewaltigen Datenbedarfs nur die Keimzelle für ein erheblich ausgeweitetes Gesamtsystem sein. Der nachhaltige Betrieb der vorhandenen Systeme und deren Ausbau oder Erweiterung kann wegen fehlender Finanzmittel nicht als gesichert angesehen werden