Nutzungspotentiale von C3S Klimavariablen (ECVs)

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1 Nutzungspotentiale von C3S Klimavariablen (ECVs) Dr. Andeas Becker Leiter Referat Niederschlagsüberwachung und Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie, Abteilung Hydrometeorologie, Deutscher Wetterdienst, Frankfurter Str. 135, Offenbach am Main Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2018, 28. November 2018, BMVI Berlin, Fachsession Copernicus gestaltet, A3, C3S Nutzungspotentiale von SIS und DIAS, Raum A EG.31

2 Nutzungspotentiale von C3S Klimavariablen (ECVs) ECV, was heißt das eigentlich für C3S? C3S Data Store Angebot und Demonstrations-Projekte WZN Beiträge zur C3S Bereitstellung und QS Nutzungspotentiale und konkrete Beispiele aus dem WZN Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Was sind essentielle Klimavariablen? (Essential climate variables, ECVs) Eine Essentielle Klimavariable (ECV) ist eine physikalische, chemische oder biologische oder eng verwandter Variable, die in kritischer Weise zur Charakterisierung des Klimas der Erde beiträgt. Sie wird auf Basis folgender Kriterien ausgewählt/identifiziert: Relevanz: Die Variable ist kritisch zur Charakterisierung des Klimasystems und seiner Änderungen Machbarkeit: Die Beobachtung oder Ableitung der Variablen ist auf der globalen Skala technisch machbar unter Verwendung von bewährten und wissenschaftlich verstandenen Methoden. (Kosten-)Effizienz: Der Aufwand zur Erhebung und Archivierung der Daten einer Variablen ist vertretbar, und stützt sich auf koordinierten Beobachtungssystemen bewährter Technologie, und kann wo möglich auch historische Datensätze mitnutzen. 3

4 ECVs: Mehr als eine Variablenliste Stützen sich auf existierendem Wissenschaft, Datensätzen und Beobachtungs-Infrastrukuren. Fig.2 in Bojinski et al., 2014: The concept of Essential Climate Variables in Support of Climate Research, Applications, and Policy, BAMS, DOI: /BAMS-D Zu ECV-Beobachtung und - Produkterstellung existieren Anleitungen Sie liefern eine Grundlage zur Bewertung von Fähigkeiten und Bedarfe je nach Kategorie Kategorien können das Beobachtungsnetz, ein physikalischer/chemischer Kreislauf oder ein Sozioökonomischer Sektor sein.

5 ECVs: Essentielle Klimavariablen sind spezifisch oder Mitglied einer Themen-Gruppe von Variablen: AOPC OOPC TOPC For details see GCOS, 2010: Implementation plan for the global observing system for climate in support of the UNFCCC (2010 update) GCOS Rep. 138, 186 pp.

6 Klimaüberwachung Im Aufbau: ECV Dienst durch (Lot C3S_312_b1) Climate Data Store Berlin nd C3S General Assembly 6

7 Nutzungspotentiale von C3S Klimavariablen (ECVs) ECV, was heißt das eigentlich für C3S? C3S: Erfolgsgeschichten (Demonstrator Projects) WZN Beiträge zur C3S Bereitstellung und QS Nutzungspotentiale und konkrete Beispiele aus dem WZN Zusammenfassung und Ausblick 7

8 Das Angebot des C3S Klimadatenshops umfasst: Konsistente Bewertung grundlegender Klimavariablen (ECVs); Globale und regionale Reanalysen (Erdsystem umfassend: Atmosphäre, Ozean, Land, Kohlenstoff); Produkte basierend auf in-situ Beobachtungen (Rasterdaten, homogenisierte Stationsserien, reprozessierte Klimadatenreihen); Near-real-time Klimamonitoring; Multi-model Jahreszeiten- und dekadische Vorhersagen (ab 2020+); Klimaprojektionen auf globaler und regionaler Ebene; Attributionsservice (ab 2020+).

9 Nutzungsbeispiele aus unterschiedlichsten Sektoren (Social Benefit Areas, SBAs) Wasserverfügbarkeit und Nahrungsmittelsicherheit (Kunde: Oxfam) Transportwesen Tourismus Energiesektor (Infrastruktur) Agrarwirtschaft Gesundheit Hydrologische Wissenschaften Biodiversität Brauereiwesen (Wasser) usw. 9

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11 GEO Umfrage: Niederschlag ist die wichtigste ECV für alle GEO Sozio-Ökonomischen Sektoren 11

12 Nutzungspotentiale von C3S Klimavariablen (ECVs) ECV, was heißt das eigentlich für C3S? C3S: Erfolgsgeschichten (Demonstrator Projects) DWD/WZN Beiträge zur C3S Bereitstellung: Ein Beispiel Nutzungspotentiale und konkrete Beispiele aus dem WZN Zusammenfassung und Ausblick 12

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14 Globaler Tagesdatenanalyse über mehrere Jahrzehnte Bewertung extremer Niederschläge und Dürren weltweit Youtube Film mit Besprechung: player_detailpage&v=k7udhgvjqfi Beitrag zu Weltklimaforschungsprogramm,GEO und C3S CDS: Verbreitung als DOI referenzierter Datensatz (HOAPS) auf WZN Web-portal Pilot für nachhaltigen Klimadienst Datensatz mit C3S Dietzsch, F., Andersson, A., Schamm, K., Schröder, M., and A. Becker, 2014: Global daily precipitation analysis for the validation of medium-range climate predictions (DAPACLIP), Geophysical Research Abstracts, Vol.16, EGU

15 Qualität von Re-Analysen des Niederschlags im Vergleich zur Referenz vom WZN/GPCC über Europa bereits gut 15

16 Nutzungspotentiale von C3S Klimavariablen (ECVs) ECV, was heißt das eigentlich für C3S? C3S: Erfolgsgeschichten (Demonstrator Projects) DWD/WZN Beiträge zur C3S Bereitstellung und QS Nutzungspotentiale und konkrete Beispiele für Niederschlag 5 Zusammenfassung und Ausblick 16

17 Überwachung und Bewertung von Niederschlagsanomalien in Form von Perzentilen für regelmäßige und ausgewählte Zeiträume (dekadisch, pentadisch, etc.) Regelmäßige Überwachung Niederschlag, rel. Feuchte/Bodenfeuchte Temperatur, Anomalie Oktober

18 Nachbetrachtung von Extremereignissen Analogie der Jahrhundertfluten am Amur (August 2013) und in Deutschland (Mai/Juni 2013) bezüglich hoher Vorsättigung der Böden Bodenfeuchteindex (H-SAF) vor und nach 6-Tage Starkregen Niederschlagsmenge (links) und relative Anomalie für 6 Tage (rechts) 18

19 GPCC Dürreüberwachung Dürre und ihre Auswirkungen Sozio-ökonomische Dürre über mehr als 3 Jahre bis März 2016 in Äthopien Afrika Oromia Region/Äthiopien Monate Persistente Dürre in Oromia Provinz! mit über 10 Millionen Betroffenen. Ernteausfälle von 50-90% El Niño verschärfte die Dürre über das Ausmaß der Dürre hinaus als Menschen verhungerten

20 Dürreindex kartiert Trend in Dürregefährdung 20

21 Tagesdaten-Analyse zur Betrachtung von extremen Dauerregen (Starkregen) Berechnung von Extrem-Indizes für (Masterarbeit, Kristin Raykova beim WZN/DWD) 21

22 Niederschlagsanomalie September 2015 Dürregefahr in Australien, Indonesien, NE Brasilien Karibik, Südafrika El Niño Sensitivität im September Ableitung El Niño sensitiver Regionen 22

23 Nachbetrachtung Extremereignisse Balkanflut: Anomalie von 6-Tagessumme, Mai 2014; Teilweise 5-mal mehr als im Klimamittel des Betrachteten Zeitraumes Verschwemmung von Minen

24 Fokus Wasserkonflikt Türkei/Syrien/Irak Krisenfrüherkennung Saisonales Verhalten der Niederschlagsklimatologie Extremereignisse (Tagessummen, Dürre) und anlassbezogene Bewertungen Verschneidung WZN Datenprodukte mit Informationen des AA Zusammenarbeit mit Global Runoff Data Centre (BfG) zu aktuellen Fragestellungen Frühjahr Sommer Herbst Winter

25 Fokus aktuelle Dürre in Syrien Krisenfrüherkennung 90% Ernteausfälle bei unbewässerten Feldern in Provinz Hasaka im NO Syriens (*) Provinz Hasaka kurdisch kontrolliert, aber reger Handel mit Assad-Regime <50% der Getreideäcker bewässert, ergo abhängig vom vergangenen Niederschlag Niederschlagsanomalie Syriens Links: Im Winter 2017/2018 Rechts: In den letzten 12 Monaten Aktuelle Lage post IS Ära (*) SPON-Artikel: Syriens Kornkammer bleibt leer

26 Nutzungspotentiale von C3S Klimavariablen (ECVs) ECV, was heißt das eigentlich für C3S? C3S: Erfolgsgeschichten (Demonstrator Projects) DWD/WZN Beiträge zur C3S Bereitstellung und QS Nutzungspotentiale und konkrete Beispiele für Niederschlag 5 Zusammenfassung und Ausblick 26

27 Zusammenfassung C3S Climate Data Store ist nachhaltiges ECV Angebot ECVs sind die WESENTLICHEN Variablen für einen umfassenden Klimadienst Ihre Bereitstellung ist nachhaltig, verlässlich und in ihrer Qualität unanfechtbar, für die darauf basierenden Anwendungen Der DWD mit CM_SAF und GPCC erstellen in den nächsten Jahren einen Katalog an ECVs basierend auf Satelliten und in-situ Messungen für C3S Die Produkte werden regelmäßig aktualisierte (auch in ihrer Qualität) Es werden voll inter-operable (OGC konformer) Datenformate verwendet Es gibt Ansprechpartner zu JEDEM Datenprodukt und Anbieter Es sollen über das SIS alle Nutzungssektoren bedient werden Durch die Integration der C3S Variablen können auch kombinierte Nutzungen (T und RR für Dürreindex) unterstützt werden 27

28 Zusammenfassung Das Angebot des C3S Klimadatenshops ist nützlich, : Es gibt bereits eine Reihe von Demonstrationsprojekten (z.b. Energie) Dieser Vortrag konzentrierte sich auf den Niederschlagsparameter der nützlich ist, u.a., Weltweiten Niederschlags- und Dürreüberwachung Strategischen Politikberatung zu Krisenherden (Früherkennung). Saisonalen Vorhersage Niederschlags (NAO, ENSO) Analyse von Variabilität, Trends und Klimaextremen Bestimmung globaler Trinkwasservorräte und Wasserverfügbarkeit Hintergrundinformation für landwirtschaftliche Ertragsprognosen Bewertung von krankheitsübertragenden Vektoren Bestimmung der nassen Depositionen partikelgebundener Luftbeimengungen Der C3S Climate Data Store und sein Nutzungspotential wächst und wächst