Observationen aus dem Weltraum liefern wertvolle Informationen, die viel zum Verständnis und erfolgreichen Management des Klimawandels beitragen. MeteoSchweiz beteiligt sich an der Climate Change Initiative der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), um das Potenzial der Langzeit-Erdbeobachtung auszuschöpfen.
| Projektanfang | 01.01.2014 |
|---|---|
| Projektende | 31.12.2016 |
| Region | International |
| Status | Abgeschlossene Projekte |
Der Klimawandel ist die wohl grösste Herausforderung der Menschheit im 21. Jahrhundert. Dabei wird immer offensichtlicher, dass Observationen aus dem Weltraum unerlässlich sind. Allerdings gibt es bisher noch kein koordiniertes dauerhaftes Programm dafür, dass die Daten allen zugänglich sind, wie es beispielsweise in der Meteorologie bereits der Fall ist. Ausserdem erfordert die Klimabeobachtung die Speicherung von Daten über lange Zeiträume, damit es verlässliche Langzeitaufzeichnungen gibt.
Für eine dauerhafte Sammlung der Klimaobservationen hat die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ein neues Programm aufgelegt: Global Monitoring of Essential Climate Variables (ECV). Ziel des Programms ist, das volle Potenzial der weltweiten Archive zur Langzeit-Erdbeobachtung auszuschöpfen, welche die ESA in den letzten 30 Jahren erstellt hat. Die ESA Climate Change Initiative (ESA CCI) erfüllt die extrem schwierigen Anforderungen an hochstabile, satellitenbasierte Langzeitprodukte für das Klima, welche das Global Climate Observing System (GCOS) und das Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) an die Weltraumorganisationen stellen. Die ESA CCI liefert einen wichtigen Beitrag zu den ECV-Datenbanken, die das Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC) fordert.
Die Initiative wird ein Arbeitsprogramm starten, damit alle ESA-Mitgliedsstaaten zur der Lösung von Problemen des Klimawandels beitragen können. Das Programm basiert auf der Versorgung mit Klimavariablen, die aus allen verfügbaren Satellitendatensätzen abgeleitet werden. Es beinhaltet alle Aspekte der Datenverfügbarkeit, einschliesslich Datenerfassung, Kalibrierung und Validierung, Langzeit-Algorithmus-Pflege, Datenwiederherstellung und Neuverarbeitung nach Bedarf – all dies im Kontext von international abgestimmten Prioritäten.
Das ESA-Programm wird das europäische Know-how zusammenfassen und die gesamte Bandbreite wissenschaftlicher, technischer und entwicklungstechnischer zur Erdbeobachtung abdecken. Ausserdem wird es Klimaforschern und Arbeitsgruppen weltweit dauerhaften und transparenten Zugang zu den Ergebnissen bieten.
Das Ziel des ESA-CCI-Clouds-Projekts ist es, kohärente Langzeitdatensätze über Wolkeneigenschaften zu liefern. Dafür werden die Möglichkeiten verschiedener Erdbeobachtungsmissionen synergistisch genutzt. Dies bringt eine höhere Genauigkeit mit besseren zeitlichen und räumlichen Proben als bei Datensätzen zu Wolkeneigenschaften, die aus nur einer einzigen Quelle abgeleitet sind.
Das Projekt ESA-CCI-Clouds soll das wachsende Potenzial der synergistischen Möglichkeiten vergangener, aktueller und künftiger europäischer und US-amerikanischer Satellitenmissionen ausschöpfen, um den wachsenden Bedarf der Wissenschaft an kohärenten Langzeitdatensätzen zu Wolkeneigenschaften zu decken. Die primären Ziele des ESA-CCI-Clouds-Projekts sind:
Klimaüberwachungsanwendungen: Charakterisierungsstabilität und -homogenität des CCI-Wolkendatensatzes: Homogene Langzeitbeobachtungen der Wolkendecke durch Satelliten haben nur dann ein hohes Potenzial, Langzeitobservationen vom Boden aus zu ergänzen, wenn sie über die Jahrzehnte hinweg mit einer Stabilität von etwa 1% oder besser eingeschätzt werden können. Trotz fortschrittlicher Algorithmen wird die satellitenbasierte Wolkendeckenklimatologie durch technische Artefakte beeinträchtigt, wie Veränderungen in den Satellitensensoren, radiometrische und geometrische Kalibrierungsprobleme, Blickwinkeleffekte oder Verschiebungen in der täglichen Umrundungszeit. Daher bringt MeteoSchweiz folgende Forschungsaufgaben in das ESA-CCI-Clouds-Projekt ein:
Integration der Cloud CCI in ein Vorzeigeprojekt für nationale GFCS-Aktivitäten: MeteoSchweiz spielt eine aktive Rolle in der Vorbereitung, Kommunikation und Bereitstellung von Cloud-CCI-Daten für die interessierte Nutzergemeinschaft. Die Gruppe der Nutzer der Klimainformationen hat sich von der «rein» klimawissenschaftlichen Gemeinschaft auf eine breite Nutzerschaft ausgeweitet, die Sozialwissenschaftler, Entscheidungsträger, Ressourcenmanager, Rückversicherungen usw. umfasst. Somit teilen sich die Anbieter von Klimadaten die Verantwortung, nicht nur Daten von höchstmöglicher Qualität zu generieren, sondern auch die Klimaüberwachungsdaten so aufzubereiten, dass sie breit genutzt werden können. Innerhalb dieses Auftragspakets wird vorgeschlagen, für die Schweiz die final validierten Cloud-CCI-Daten über 30+ Jahre in einem nationalen Vorzeigeprojekt zur Klimaüberwachung umzusetzen.
Validierung von Wolkenprodukten in Gebirgs- und Polarregionen: Innerhalb dieses Auftragspakets bot MeteoSchweiz Validierungsaktivitäten mit speziellem Fokus auf Gebirgs- und Polarregionen. Diese Gebiete sind bei Klimaschwankungen und -veränderungen am sensibelsten und erfordern daher hochwertige Datenaufzeichnungen für die Klimaanalyse. Des Weiteren ist es wissenschaftlich wichtig, dass eine solche Auswertung unabhängig von den Produzenten der Datensätze erfolgt.
Beitrag von MeteoSchweiz war es, die aus AVHRR- und MODIS-Sensoren abgeleitete ESA-CCI-Wolkendecke gegen die In-situ-Daten für die jeweiligen Wetterbedingungen von Gebirgs- und Polarregionen (Antarktis, Spitzbergen und Grönland) auszuwerten. Neben der Berichterstattung über die Gesamtgenauigkeit der CCI-Wolkendecke für diese Orte konzentrierte sich diese Studie auf das Auffinden der wichtigsten Ungenauigkeiten zwischen der satellitenbasierten Wolkendecke und Oberflächenobservationen, um die wichtigsten Einschränkungen des satellitenbasierten Abrufalgorithmus für die Bewölkung aufzudecken. Das Aufzeigen solcher Einschränkungen hat sich in der zweiten Phase des CCI-Clouds-Projekts für die Algorithmusentwickler in der Verbesserung der Methode zur Wolkenerkennung aus vorteilhaft erwiesen.
Das Ozone-CCI-Projekt gehört zum ESA-Programm Global Monitoring of Essential Climate Variables (ECVs), besser bekannt als Climate Change Initiative (CCI), das 2010 für eine Phase von sechs Jahren gestartet wurde.
Das CCI-Programm möchte einen Beitrag zu den Datenbanken leisten, die ECVssammeln, wie sie das Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC) und das International Panel on Climate Change (IPCC) erfordern.
Insbesondere hat das Projekt ESA-CCI-Ozone folgende Aufgaben:
Die folgende Abbildung erklärt das Konzept:
Vor der Datenproduktion, müssen folgende Fragen beantwortet werden:
Deshalb haben die Wissenschaftler von MeteoSchweiz ein Dokument mit den Nutzeranforderungen erstellt.