Mit besseren Modellen über die Klimavergangenheit und Zukunft der Erde informieren
Da das Erdklima ein hochkomplexes System ist, das Atmosphäre, Ozean, Land und Eisdynamik sowie ihre physikalischen und biogeochemischen Wechselwirkungen umfasst, bezeichnen Wissenschaftler Klimamodelle auch als Erdsystemmodelle (ESM). Das Projekt IS-ENES2 (Infrastructure for the European Network for Earth System modelling - Phase 2) wurde vom Europäischen Netzwerk für Erdsystemmodellierung (European Network for Earth System modelling, ENES) eingerichtet, um zu einem besseren Verständnis und Vorhersage der Klimavariabilität und Veränderung beizutragen. Dies wurde durch die Bereitstellung der notwendigen E-Infrastruktur erreicht, die eine Kombination aus digitaler Technologie, Rechenressourcen und Kommunikation zur Unterstützung von Zusammenarbeit und Forschung beinhaltet. IS-ENES, die europäische Infrastruktur für Klimamodellierung, unterstützt den europäischen Beitrag zu den internationalen Experimenten des Weltklimaforschungsprogramms (World Climate Research Program, WCRP). Die daraus resultierenden Daten, die in der Datenbank der verteilten internationalen Earth System Grid Federation (ESGF) gesammelt wurden, werden in den Beurteilungen des Weltklimarats (IPCC) umfassend eingesetzt und liefern Modellierungsergebnisse, auf denen die EU-Maßnahmen zur Minderung und Anpassung basieren. Regionale und internationale Zusammenarbeit „Der Aufbau auf den Ergebnissen des Vorgängerprojekts, IS-ENES2, half dabei, die Europäische Gemeinschaft für Erdklimasystemmodellierung zu integrieren und die Entwicklung von ESM zu verbessern“, erklärt Projektkoordinatorin Dr. Sylvie Joussaume. „Es ermöglichte auch die Verwendung von ESM-Simulationen, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Gesellschaft besser zu verstehen, indem die Verbreitung von Modellergebnissen aus globalen und regionalen Experimenten, die unter dem WCRP entwickelt wurden, verbessert wurden.“ Die Klimamodellierungsgemeinschaft hat immer dafür gesorgt, dass ihre Modelle mit den neuesten Entwicklungen in der Computerarchitektur übereinstimmen. So hat IS-ENES2 auch Technologienachverfolgung und Communityvorausschau unterstützt, um sich auf die Herausforderung der zukünftigen „Exaskalen-Architekturen“ vorzubereiten. Auf dieser Skala werden Milliarden Milliarden Rechenschritte durchgeführt, weshalb man Klimamodelle mit viel höheren Auflösungen laufen lassen kann, was zu großen wissenschaftlichen Fortschritten führt. Dedizierte Workshops zu Umwelt-Software-Tools, wie sie zum Konfigurationsmanagement, zur Erstellung von Metadaten und zum Workflow benötigt werden, bieten die Möglichkeit, Erfahrungen und bewährte Praktiken unter Software-Ingenieuren aus verschiedenen Modellierungsgruppen auszutauschen. „Zum ersten Mal, wurden verschiedene Kopplungstechnologien aus Europa und den USA mithilfe eines gemeinsamen Konzepts gebenchmarkt“, sagt Dr. Joussaume. Vorbereitung auf unser zukünftiges Klima Der zentrale Einstiegspunkt für IS-ENES2-Dienste, das ENES-Portal, integriert Informationen über europäische Klimamodelle und bietet Zugriff auf die für Modellsimulationen benötigten Modelle und Software sowie Simulationsdaten, Metadaten und Verarbeitungsprogramme. Darüber hinaus haben gemeinsame Forschungsaktivitäten dazu beigetragen, die Effizienz von Modellen zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf die Nutzung von HPC-Ressourcen und den Zugriff auf Modellergebnisse in Bezug auf Daten und Metadaten, die zur Entwicklung internationaler Standards und Datenbanken beitragen. „Dank IS-ENES2 haben europäische Teams eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des internationalen Datenbank-ESGF für die international koordinierten Experimente CMIP und CORDEX gespielt (Coupled Modell Intercomparison Projects und Coordinated Regional Downscaling Experiments),“ so Dr. Joussaume. „Diese Referenzsimulationen werden extensiv genutzt, um die Politik der Milderung und Anpassung zu fundieren. Weiterhin dienen sie auch als Referenz in den IPCC-Bewertungsberichten und als Grundlage für nationale und europäische Bewertungen.“ IS-ENES2 dient nicht nur der Klimamodellgemeinschaft, sondern auch denen, die die Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Sektoren wie Landwirtschaft, Hydrologie, Gesundheit und Versicherung untersuchen. Es unterstützt auch Innovation durch die Zusammenarbeit mit Informations- und Kommunikationstechnologien und den Einsatz von Modellergebnissen durch europäische Klimadienste.
Schlüsselbegriffe
Erdsystemmodelle, IS-ENES2, Forschungsprogramm für das Weltklima, Erdsystem-Grid-Verbund, Weltklimarat
