Überblick über die Initiative zum Klimawandel

Die 2008 von der ESA ins Leben gerufene Initiative zum Klimawandel ist ein umfangreiches Forschungs- und Entwicklungsprojekt, das sich auf die Entwicklung globaler, Jahrzehnte umspannender, satellitengestützter Klimadatensätze konzentriert. Insgesamt leisten diese Daten einen wichtigen Beitrag zur Bewertung des Klimazustands durch den Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) und sind ein Grundpfeiler der Wertschöpfungskette für Klimainformationen (Überwachung, Modellierung, Klimadienste), die eine effektive Politik und Entscheidungsfindung sowie wirksame Maßnahmen ermöglicht.

Von 2023 bis 2029 befasst sich das Programm mit den sich wandelnden Anforderungen an die Erdbeobachtung, um der Klimarahmenkonvention (UNFCCC) zu entsprechen und die länderspezifischen und regionalen Anforderungen zu erfüllen, wie sie in den Nationalen Klimaschutzbeiträgen (NDCs) und den nationalen Anpassungsplänen (NAPs) formuliert sind.

Projektportfolio der Initiative zum Klimawandel

Die CCI umfasst eine Reihe von Projekten, die sich der Erstellung von Datenprodukten für einzelne wesentliche Klimavariablen widmen, eine Nutzergruppe für Klimamodellierung, die die Konsistenz und Eignung der Datenprodukte aus Nutzersicht sicherstellen soll, verschiedene ECV-übergreifende Forschungsstudien, die diese Datenprodukte nutzen, um komplexe klimawissenschaftliche Fragen zu klären, sowie ein Projekt zum Wissensaustausch, das den einfachen und offenen Zugang zu Daten und deren Nutzung erleichtern soll.

ECV-Projekte: präoperative satellitengestützte CDR-F&E

Mit Hilfe einer 500-köpfigen Gemeinschaft aus weltweit führenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Data Engineers in ganz Europa führen Forschungsteams Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durch, um qualitativ hochwertige Satellitendatensätze für wesentliche Klimavariablen zu erstellen und zu qualifizieren.

Um diese präoperativen Datensätze und Verarbeitungssysteme zu entwickeln, führt jedes Projekt die folgenden Aktivitäten durch:

• Produktspezifizierung
• Entwicklung und Verbesserung von Algorithmen, die eine nachhaltige Integration bestehender und neuer Missionsdaten ermöglichen
• Groß angelegte Datenverarbeitung
• Charakterisierung der Unsicherheit
• Produktgenerierung
• Definition, Dimensionierung und Demonstration des präoperativen Systems

Klimadaten in Forschungsqualität

Alle CCI-Datenprodukte sind von hoher Qualität, basieren auf den GCOS-Definitionen für wesentliche Klimavariablen und werden auf der Grundlage der besten verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnisse entwickelt. Sie bieten die neuesten (präoperativen) Algorithmus-Updates und werden durch unabhängige In-situ-Messungen validiert. Die Datensätze sind belastbar und weisen ein hohes Maß an dokumentierter Rückverfolgbarkeit und Konsistenz auf, einschließlich quantitativer Schätzungen der Unsicherheit. Zudem werden sie vor ihrer Veröffentlichung von führenden Vertretern der Klimawissenschaft evaluiert.

Eine Nutzergruppe für die Klimamodellierung arbeitet ebenfalls mit allen Projekten zusammen, um sicherzustellen, dass die Datenprodukte für Modellierungen geeignet sind.

Für jedes ECV-Projekt ist eine vollständige Dokumentation verfügbar.

Zu den Merkmalen der CCI-Datenprodukte gehören:

ECV-übergreifende Studien: Nutzung von CCI-Datensätzen

Um die Zyklen des Erdsystems besser zu verstehen, einschließlich zukünftiger Trends und Auswirkungen von Veränderungen, aber auch wie diese mit der Klimasensitivität des Erdsystems und Kipppunkten zusammenhängen, führt die CCI eine Reihe von ECV-übergreifenden Studien durch, die sich auf mehrere CCI-Klimadatensätze für relevante ECVs stützen.

Zu den jüngsten Projekten gehören:

• Nutzung von ECVs für Land und Atmosphäre zur konsistenten Beobachtung von Treibhausgasen, um das Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs zu erweitern, wie z. B. beim RECCAP-2-Projekt
• Untersuchungen zum Schließen von klimarelevanten Budgets; sie haben die Bedeutung der Produktkonsistenz zwischen den Projekten herausgestellt. Aktuelle Beispiele sind die Projekte Sea Level Budget Closure und Ice Sheet Mass Balance Intercomparison Exercise
• Arctic Methane and Permafrost Challenge, eine transatlantische Initiative zur besseren Bestimmung von Methanflüssen aus dem arktischen Permafrost
• Anwendung eines Zyklenansatzes, um daraus resultierende Bedarfe an zusätzlichen Informationen zu bestimmen und entsprechende Datenlücken zu schließen, z. B. Bodenfeuchtigkeit in der Wurzelzone, Abflussmengen von Flüssen und die gesamte anthropogene Wassernutzung

Zu spezifischen Themen werden neue ECV-übergreifende Nutzungsaktivitäten durchgeführt, die direkt auf ermittelten wissenschaftlichen Bedarf reagieren oder einen direkten Bezug zu den IPCC-Bewertungen haben.

Verknüpfung von Klimabeobachtung und Modellierung

Erdbeobachtungen sind von entscheidender Bedeutung für die Qualität, die Glaubwürdigkeit und den Wert von Modellvorhersagen. Sie liefern die empirische Grundlage für die Validierung von Klimamodellen und deren Projektionen sowie die Verringerung der Unsicherheit. Zudem tragen sie zur Bereitstellung zuverlässigerer Informationen für Politik und Entscheidungsträger bei.

Die Produkte der CCI sind für Modellierungen geeignet, eine Aktivität, die von der CCI Climate Modelling User Group geleitet wird.

Mehrere CCI-Produkte sind in einem Format verfügbar, das den Anforderungen des Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) des World Climate Research Programme (WCRP) an die Modellausgabe entspricht und so die Modellbewertung, -entwicklung und -forschung unterstützt.

Diese modellfähigen Beobachtungsdaten entsprechen einem biogeophysikalischen Feld, das von einem Klimamodell in einem oder mehreren CMIP-Experimenten ausgegeben wird, wie z. B. dem Arctic Ocean Model Intercomparison Project (AOMIP), das CCI-Daten zur Vorhersage des zukünftigen Musters des Meereisverlustes im CMIP 6-Experiment verwendete. Diese Daten sind auf der Earth System Grid Federation (ESGF) zusammen mit dem Archiv der CMIP-Modellausgangsdaten verfügbar.

Von 2023 bis 2029 wird das CCI daran arbeiten, die Nutzung von Erdbeobachtungsdaten für die Klimamodellierung weiter auszubauen, und zwar insbesondere durch folgende Aktivitäten:

• Aktive Einbindung in internationale Initiativen wie ESMO des WCRP, CMIP, CORDEX und Lighthouse Activities
• Mitwirkung am ESMValTool – einem Werkzeug, das Erdsystemmodelle mit Beobachtungen vergleicht und die Modelle so evaluiert
• Unterstützung des WCRP CMIP-International Project Office, das im Klimabüro angesiedelt ist

Wissensaustausch und Öffentlichkeitsarbeit

Die Initiative zum Klimawandel umfasst auch ein Projekt zum Wissensaustausch. Dessen Ziel ist es, das Klimabewusstsein zu schärfen, den Zugang zu CCI-Datenprodukten zu erleichtern und deren Nutzung zu verbessern. Es bietet Folgendes:

• ESA-Klimadatenzentrum: kostenloses und frei zugängliches Datenportal für alle CCI-ECV-Produkte
• CCI Toolbox: ermöglicht die Handhabung, Analyse und Visualisierung von CCI-Datenprodukten (und Daten von Dritten)
• Webanwendung Climate from Space: ein Online-Viewer für Laien, der auf einem interaktiven Globus basiert und die Betrachtung von CCI-Datensätzen ermöglicht