RegIKlim - NUKLEUS

Ziele, Vorgehen und Produkt des Projekts

Link zur Projekt-Webseite NUKLEUS

Das Verbundprojekt NUKLEUS (Nutzbare lokale Klimainformationen für Deutschland) ist eine Querschnittsaktivität der Fördermaßnahme RegIKlim. NUKLEUS befasst sich mit der Generierung, Auswertung und Bereitstellung regionaler und lokaler Klimainformationen für die Modellregionen in RegIKlim und schafft mit diesen hochaufgelösten Informationen die Datengrundlage für ein öffentlich zugängliches Datenportal in der Zukunft. Um eine optimale Anwendbarkeit der Daten zu garantieren, entwickelt das Projekt gleichzeitig Schnittstellen zur Integration räumlich und zeitlich hochaufgelöster Klimainformationen in die Wirkmodelle der einzelnen Modellregionen.

Zentrale Themen/thematische Schwerpunkte

Lokale Klimainformationen, Datenportal, hochaufgelöste Klimainformationen, Klimadaten Sammlung & Aufbereitung

Projekt im Fokus NUKLEUS

NUKLEUS startet in die zweite Förderphase Welche Produkte wurden bisher in NUKLEUS erarbeitet?

NUKLEUS (Nutzbare Lokale Klimainformationen für Deutschland) ist ein Verbundprojekt in der Querschnittsaktivität von RegIKlim und hatte in der ersten Förderphase das Ziel, hochaufgelöste Klimainformationen für Deutschland in bisher unerreichtem Umfang bereitzustellen. Die Bedarfe und Ansprüche an lokale Klimainformationen mit einer räumlichen Auflösung bis auf die Kilometer-Skala wurden gemeinsam mit den RegIKlim Modellregionen identifiziert und basierend auf diesen Informationen ein Ensemble von Simulationen konvektions-erlaubender regionaler Klimamodelle gestartet. Erste geprüfte Simulationen hochaufgelöster Klimamodelldaten aus dem NUKLEUS-Ensemble für 3 km und 12 km Auflösung liegen ab September 2023 vor. Die Daten umfassen einen Evaluationszeitraum und ein Szenario der globalen Erwärmung.

Die Evaluierung solch hochaufgelöster Klimadaten stellt eine eigene Herausforderung dar, sowohl methodisch, als auch in der Bereitstellung geeigneter Mess- und Beobachtungsdaten. In NUKLEUS wurden innovative und neue Methoden zur Analyse und statistischen Aufbereitung der generierten Daten im Hinblick auf den konkreten Bedarf der Modellregionen (weiter-)entwickelt und angewendet. Damit kann die Bandbreite der Klimainformationen abgeschätzt und die Robustheit der Klimasignale bewertet werden. Diese Aufgabe wird auch in der zweiten Förderphase vom NUKLEUS Team fortgeführt.

Der intensive Austausch zwischen WIRKsam, NUKLEUS und den Modellregionen mit verschiedenen Formaten hat wesentlich dazu beigetragen, eine bestmögliche Nutzung der Klimainformationen vorzubereiten. Als zentrale Daten- und Analyseplattform wurde das Freva System für das Verbundvorhaben RegIKlim etabliert. Frevas Datenpool sowie bereits vorhandene Programme zur Datenaufbereitung und -analyse (Freva Plugins) wurden für alle RegIKlim Akteure zugänglich gemacht. Gemeinsam mit den Modellregionen wurde begonnen, mit Hilfe von Freva Plugins die benötigten Schnittstellen für weiterführende Anwendungen, wie z.B. Stadt-, Wirk- und integrierten Modellen, zu entwickeln. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit entstanden Hilfsmittel für die Aufbereitung multidimensionaler Klimamodelldaten (climpact) und die Ableitung des Klimaänderungssignals verschiedener meteorologischer Größen (climatechangeprofile) für spezifische Regionen.

RegIKlim - Projekt im Fokus_NUKLEUS_Abbildung 1

Abb. 1: Hochaufgelöste Klimamodelldaten aus dem NUKLEUS-Ensemble.

Wie geht es in NUKLEUS2 weiter?

Im Juni 2023 ist NUKLEUS in die zweite Phase der Fördermaßnahme RegIKlim gestartet. NUKLEUS2 verfolgt drei wesentliche Ziele: erstens die Konzeptionierung und Umsetzung eines Klimakatasters, zweitens die Evaluierung der zugrundeliegenden Klimadaten für die Wirkmodelle und drittens die Optimierung standardisierter Schnittstellen zu den Anwendungen der Modellregionen.

Zentrales Produkt der zweiten Förderphase wird der Prototyp eines Klimakatasters sein. Als Klimakataster ist ein Webportal anvisiert, das verschiedene standardisierte Datensätze, Analyse- und Anpassungstools sowie Leitfäden und Handbücher miteinander vereint. Das Konzept des Klimakatasters wird durch WIRKsam2 in Zusammenarbeit mit NUKLEUS2 entwickelt. Dabei sollen nicht nur die Akteure in RegIKlim, vor allem die Modellregionen, sondern auch Betreiber und Nutzer von Klimainformationsdiensten in Deutschland in die Diskussionen eingebunden werden, um Synergien mit anderen Plattformen und den Mehrwert eines Klimakatasters zu identifizieren.

Die durch NUKLEUS2 zu entwickelnde Basis des Klimakatasters wird durch die bereits in der ersten Förderphase erfolgreich implementierte Daten- und Analyseplattform Freva gestellt. Frevas Datenpool sowie Freva Plugins werden das Backend des Klimakatasters bilden. Frevas Datensammlung beinhaltet bereits verschiedene, für Klimaanalysen relevante Datensätze (Klimamodellsimulationen, Reanalyse- und Beobachtungsdaten) und das in der ersten Phase gerechnete hochaufgelöste NUKLEUS-Ensemble wird aktuell in Freva überführt. In NUKLEUS2 sollen weitere für Fragen der Klimaanpassung benötigte Datensätze identifiziert und wenn möglich integriert werden.

Ein weiterer Schwerpunkt der NUKLEUS2-Arbeiten wird auf der Qualitätssicherung der Klimadaten und der Untersuchung zu Bandbreiten in den Klimaänderungssignalen liegen. Mögliche Unsicherheiten der Klimainformationen in Bezug auf künftige Entwicklungspfade in den Aerosolkonzentrationen, eine veränderte Landnutzung oder den „Global-Warming-Level“ (GWL) Ansatz sollen untersucht werden. Ein anderer Teil möglicher Unsicherheiten der Klimainformation kommt aus der Modellkette Global-Regionalmodell selbst. Um für Wirkmodelle nutzbare Daten abzuleiten, sollen die bisher entwickelten und exemplarisch getesteten Bias-Korrektur-Verfahren auf die hochaufgelösten Simulationen des NUKLEUS-Ensembles übertragen werden.

Alle Aktivitäten um die Schnittstellen zu den Anwendern von Klimadaten und -informationen werden in einem dritten Kernpunkt von NUKLEUS2 gebündelt. Ziel ist es, die für Wirkmodelle notwendigen Eingangsdaten in Freva einzubinden und mit passenden Ausgabeformaten eine standardisierte und gut dokumentierte Datengrundlage für die Anwendungen anzubieten. Prototypische Freva Plugins, wie climpact und climatechangeprofile, sollen in enger Zusammenarbeit mit den Modellregionen optimiert und um weitere Datenaufbereitungs- und Analysewerkzeuge ergänzt werden, um für die Umsetzung des Klimakatasters bereitzustehen. Ein wichtiger Punkt ist dabei auch die Einbeziehung und Bewertung von Unsicherheiten der Klimainformation in der weiteren Modellkette bis zur Ausgabe aus den Wirkmodellen. Auch diese Untersuchungen werden in enger Abstimmung mit Vertretern aus den Modellregionen durchgeführt, die im Optimalfall zu einem Co-Design der Freva Plugins führen wird.