Bodennahe Lufttemperatur - Deutscher Wetterdienst
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RCC Node-CM Produktbeschreibung
Version 1.11 (Juli 2024)
Bodennahe Lufttemperatur
1. Einleitung
Die Temperatur ist eine der meist verwendeten Klimavariablen und wird an
meteorologischen Stationen in 2 m Höhe über dem Boden gemessen. Über dem
Meer wird die Lufttemperatur nicht in 2 m Höhe, sondern in der Nähe der
Wasseroberfläche durch freiwillige Beobachtungen fahrender Handelsschiffe
erfasst. Regelmäßig werden gerasterte Daten und Karten für monatliche,
jahreszeitliche und jährliche Mitteltemperaturen und ihre Anomalien für
die Referenzzeiträume 1961–1990, 1981–2010 und 1991–2020 produziert, um die
wärmsten und kältesten Gebiete im Vergleich zum Normalwert in der RA-VI-Region
und in angrenzenden Regionen darzustellen. Darüber hinaus werden auch
Perzentilkarten erstellt; sie zeigen, in welchen Gebieten sich die Monats- bzw.
Jahreszeiten- oder Jahresmitteltemperatur unter den 10 oder 20 % höchsten oder
tiefsten Werten des betreffenden Kalendermonats innerhalb eines längeren
Zeitraumes (1951–2020) befindet und geben damit Auskunft darüber, wo der
Monat bzw. die Jahreszeit oder das Jahr außergewöhnlich warm oder kalt war.
Monatliche, jahreszeitliche und jährliche Temperaturen können in verschiedenen
Anwendungsbereichen genutzt werden, wie z. B. bei der Bewertung des Energie-
verbrauchs über einen bestimmten Zeitraum, und bei allen Fragen im
Zusammenhang mit dem Klimawandel.
Als weitere zeitliche Unterteilung werden auch dekadische Mittelwerte und
Anomalien dargeboten. Dekadenwerte der Mitteltemperatur sind
Temperaturmittel über 10 Tage. Sie geben eine stärkere Differenzierung im
Vergleich zu den Monatswerten an, denn vor allem in den Übergangsjahreszeiten
(Frühling und Herbst) können sich die Mittelwerte der ersten und dritten Dekade
sehr deutlich unterscheiden.
Außerdem werden gerasterte Daten und Karten für tägliche, dekadische und
monatliche Minimum- und Maximumtemperaturen generiert. Tägliche und
dekadische Maxima und Minima sind besonders relevant zur Analyse von
Extremereignissen wie Kälte- und Hitzewellen. Aus dekadischen Produkten lässt
sich insbesondere ersehen, wie hoch z. B. die höchste Temperatur während einer
mehrtägigen Hitzewelle war, aber auch, wie hoch im Mittel die Temperatur
während einer Hitzewelle ausfiel. Monatliche Extrema dienen zur klimatologischen
Einordnung, also zur Beantwortung der Frage, inwieweit ein bestimmter Monat im
Vergleich zum Jahresgang oder zu früheren Zeiträumen in Bezug auf seine
Extremtemperaturen außergewöhnlich war.
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Sowohl die Tages-, Dekaden- als auch die Monatsprodukte werden für zwei
verschiedene Datengrundlagen erstellt, wobei ausschließlich in die Fläche
interpolierte Stationsdaten verwendet werden. Die Tages- und Dekadendaten
basieren zum einen auf synoptischen Stationen (SYNOP), zum anderen auf einem
Datensatz, der vom Copernicus Emergency Management Service (CEMS) für
dessen European Flood Awareness System (EFAS) erstellt wird. Die Monatsdaten
werden ebenfalls auf EFAS- und SYNOP-Basis erstellt sowie aus international
verbreiteten Klimastationen (CLIMAT). Die Perzentilkarten werden mit einem
weiteren Datensatz (E-OBS) generiert, der besonders lange Rasterdatenreihen
umfasst.
Einzelheiten zu den Datensätzen sind in Kapitel 4 (Datenquelle) angegeben, Vor-
und Nachteile werden in Kapitel 6 (Qualität/Verwendung) diskutiert.
2. Produkte
• Monatlich:
o Monatsmittel der Lufttemperatur für den aktuellen Monat
o Abweichung der mittleren monatlichen Lufttemperatur vom Referenz-
zeitraum 1961–1990, 1981–2010 und 1991–2020
o Monatsmittel der täglichen Minimumtemperatur
o Monatsmittel der täglichen Maximumtemperatur
o Monatsminimum der täglichen Minimumtemperatur
o Monatsmaximum der täglichen Maximumtemperatur
o Abweichung der mittleren und absoluten monatlichen Minimum- und
Maximumtemperatur vom Referenzzeitraum 1991–2020
o Temperatur-Perzentile
• Dekadisch:
o 10-tägiges Mittel der Lufttemperatur
o Abweichung des 10-tägigen Mittels der Lufttemperatur vom Refer-
enzzeitraum 1991–2020
o 10-tägiges Mittel der täglichen Minimumtemperatur
o 10-tägiges Mittel der täglichen Maximumtemperatur
o 10-tägiges Minimum der täglichen Minimumtemperatur
o 10-tägiges Maximum der täglichen Maximumtemperatur
o Abweichung der 10-tägigen mittleren und absoluten Minimum- und
Maximumtemperatur vom Referenzzeitraum 1991–2020
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• Täglich:
o tägliche Minimumtemperatur
o tägliche Maximumtemperatur
o tägliche Mitteltemperatur
o Abweichung der täglichen Minimum-, Maximum und Mitteltemperatur
vom Referenzzeitraum 1991–2020
o Standardabweichung nach Yamamoto
• Referenzklimatologie:
o Referenzklimatologie 1991–2020 für die tägliche Minimum-, Maxi-
mum- und Mitteltemperatur für jeden Tag im Jahr
o Referenzklimatologie 1991–2020 für das Dekadenmittel der Mini-
mum-, Maximum- und Mitteltemperatur für jeden Tag im Jahr
o Referenzklimatologie 1991–2020 für die absolute Dekadenminimum-
und -maximumtemperatur für jeden Tag im Jahr
o Referenzklimatologie 1961–1990, 1981–2010 und 1991–2020 für das
Monatsmittel der Lufttemperatur für jeden Kalendermonat
o Referenzklimatologie 1991–2020 für das Monatsmittel der täglichen
Minimum- und Maximumtemperatur für jeden Kalendermonat
o Referenzklimatologie 1991–2020 für die absolute Monatsminimum-
und -maximumtemperatur für jeden Kalendermonat
Alle monatlichen Produkte werden entsprechend auch für alle Jahreszeiten und das
Jahr erstellt.
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Abb. 1: Monatsmittel der Temperatur für den Abb. 2: Abweichung der mittleren monatlichen
aktuellen Monat aus CLIMAT-Daten Temperatur vom Referenzzeitraum
1991–2020 aus CLIMAT-Daten
Abb. 3: Monatsmittel der täglichen Abb. 4: Monatsmaximum der täglichen
Minimumtemperatur aus SYNOP-Daten Maximumtemperatur aus EFAS-Daten
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Abb. 5: Abweichung der mittleren monatlichen Abb. 6: Temperatur-Perzentile aus E-OBS-
Minimumtemperatur vom Referenzzeit- Daten
raum 1991–2020 aus EFAS-Daten
Abb. 7: tägliche Minimumtemperatur aus Abb. 8: tägliche Maximumtemperatur aus
SYNOP-Daten SYNOP-Daten
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Abb. 9: tägliche Maximumtemperatur aus Abb. 10: Abweichung der täglichen Maximum-
EFAS-Daten temperatur vom Referenzzeitraum
1991–2020 aus EFAS-Daten
Abb. 11: absolute dekadische Maximum- Abb. 12: Abweichung der absoluten
temperatur dekadischen Maximumtemperatur
vom Referenzzeitraum 1991–2020
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3. Spezifikationen
• geografische Region:
o Europa (Eckpunkte: 26,6° W, 27,4° N; 86,4° W, 69,5° N; 37,3° E,
22,6° N; 93,5° E, 60,4° N; Region WMO RA VI und angrenzende
Teilregionen)
o Zentraleuropa (Eckpunkte: 10,9° W, 43,4° N; 16,5° W, 61,1° N;
22,7° E, 41,3° N; 33,0° E, 58,1° N)
o SYNOP- und EFAS-Raster zusätzlich:
▪ Mittelmeerregion (Eckpunkte: 10,4° W, 34,4° N; 13,8° W,
49,1° N; 35,7° E, 26,9° N; 45,0° E, 39,7° N)
▪ Nordeuropa (Eckpunkte: 20,1° W, 52,8° N; 37,0° W, 77,4° N;
29,3° E, 50,9° N; 50,0° E, 68,1° N)
▪ Osteuropa (Eckpunkte: 12,2° E, 37,2° N; 23,0° E, 64,4° N;
40,7° E, 27,8° N; 63,4° E, 49,8° N)
Für die täglichen und dekadischen Karten aus SYNOP-Daten ist derzeit nur
die Region WMO RA VI mit Daten gefüllt. In den EFAS- und Perzentilkarten
ist der Ausschnitt gefüllt, soweit Eingangsdaten (hier EFAS und E-OBS, s. u.)
vorhanden sind.
• räumliche Auflösung: Temperaturraster aus CLIMAT: 0,1° x 0,1°;
Perzentilraster: 0,25° x 0,25°; Raster der Mittel-, Minimum- und
Maximumtemperatur aus SYNOP- und EFAS-Daten: 0,05° x 0,05°; jeweils
als regelmäßiges Raster
• zeitliche Auflösung: täglich, dekadisch, monatlich, jahreszeitlich, jährlich
• Projektion: gedrehtes regelmäßiges Breiten- und Längengrad-Gitter,
virtueller Nordpol: 180° Länge, 38° Nord
• Verfügbarkeit:
o monatliche Mitteltemperatur und Anomalien: 01/1981–heute
o monatliche Minimum- und Maximumtemperatur und Anomalien:
01/1981–heute (SYNOP) bzw. 01/2023–heute (EFAS)
o tägliche Mitteltemperatur: 01/2023–heute
o tägliche Minimum- und Maximumtemperatur: 05/2012–heute
(SYNOP) bzw. 01/2023–heute (EFAS)
o tägliche Anomalien: 01/2023–heute
o dekadische Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur: 01/2024–
heute
o dekadische Anomalien: 01/2024–heute
o Perzentile: 01/2014–heute
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o tägliche Karten (auch täglich aktualisierte Dekadenkarten) sind im
Internet jeweils nur von aktuell bis 31 Tage zurück (SYNOP) bzw. 6–
31 Tage zurück (EFAS) verfügbar
• Aktualisierung:
o monatliche Mitteltemperatur und Anomalien aus CLIMAT-Daten: nach
dem 10. Tag des Folgemonats
o monatliche Minimum- und Maximumtemperatur und Anomalien
(SYNOP): am 1. Tag des Folgemonats
o monatliche Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur und
Anomalien (EFAS): am 6. Tag des Folgemonats
o tägliche und dekadische Minimumtemperatur und Anomalien aus
SYNOP: 8 UTC, tägliche und dekadische Mittel-, Maximumtemperatur
und Anomalien aus SYNOP: 20 UTC
o tägliche und dekadische Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur
und Anomalien aus EFAS-Daten: am 6. Folgetag zu den gleichen
Uhrzeiten
o Perzentile: gegen Ende des Folgemonats nach Verfügbarkeit der E-
OBS-Daten
• Format: png (Karten), NetCDF (gerasterte Daten), andere Formate auf
Nachfrage
• Einheit: Mittel, Maxima, Minima: °C; Anomalien: K; Perzentile: dimensions-
los (zwischen 0 und 1, entspricht 1.–100. Perzentil)
4. Datenquelle
• Eingabedaten:
o tägliche und dekadische Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur
und Anomalien: SYNOP- (Maximum: 18 UTC, Minimum: 06 UTC) bzw.
EFAS-Rasterdaten
o monatliche Mitteltemperatur und Anomalien: CLIMAT- und Schiffs-
daten bzw. EFAS-Rasterdaten
o monatliche Minimum- und Maximumtemperatur und Anomalien:
SYNOP- bzw. EFAS-Rasterdaten
o Perzentile: tägliche E-OBS-Daten (interpolierte Raster aus dem
ECA&D-Stationsdatensatz) in einem regelmäßigen 0,25° x 0,25°-
Gitter
o einmalig für die Berechnung der Prädiktoren: ERA5-Reanalysen für
die Berechnung der Kontinentalitäts- und Amplitudenraster (s. u.
unter Methodik), GMTED2010 für die Berechnung des Höhenrasters
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• Referenzwerte:
o tägliche Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur: tägliche
Rasterdaten aus SYNOP- und EFAS-Daten (1991–2020)
o dekadische Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur: dekadische
Rasterdaten aus SYNOP- und EFAS-Daten (1991–2020)
o monatliche Mitteltemperatur: CLIMAT- und Schiffsdaten (1961–1990,
1981–2010, 1991–2020) sowie zusätzlich EFAS-Daten (1991–2020),
letztere mit Datenquellen der nationalen Wetterdienste
o monatliche Minimum- und Maximumtemperatur: SYNOP- (1991–
2020) bzw. EFAS-Rasterdaten (1991–2020)
o Perzentile: E-OBS-Rasterdaten 1951–2020
5. Methodik
5.1. Monatliche Mitteltemperatur aus CLIMAT- und Schiffsdaten
CLIMAT- und Schiffsdaten werden zunächst in einem multidimensionalen linearen
Regressionsmodell mit Breitengrad, Kontinentalität, Jahresamplitude und Höhe als
Prädiktoren verwendet. Die Residuen (Originaldaten minus Regressionsergebnis)
werden mithilfe eines geographischen Informationssystems (ArcGIS bzw. einem
entsprechenden Python-Programm) mit Radial-Basis-Funktionen (eine reelle
Funktion, deren Wert nur vom Abstand zum Ursprung abhängt) als Interpolations-
verfahren in der RA-VI-Region interpoliert. Nach Anwendung der Regression auf
die interpolierten Residuenraster lässt sich die „wahre” Temperatur für jeden
Gitterpunkt ableiten. Im Einzelnen wird das Verfahren von Hogewind und Bissolli
(2011) beschrieben.
Für die zuletzt genannte Rückrechnung müssen auch die Prädiktoren als Raster
vorliegen. Das Breitengradraster beinhaltet für jeden Gitterpunkt einfach den
definierten Breitengrad. Die Kontinentalität und die Jahresamplitude werden aus
2-m-Temperaturen der ERA5-Reanalyse einmalig berechnet und in die hier
verwendete feinere räumliche Auflösung linear interpoliert.
Für die Jahresamplitude wird zunächst für jeden der 12 Kalendermonate das
mittlere Monatsmittel aus den ERA5-Reanalysen über den Referenzzeitraum 1981–
2010 berechnet. Die Jahresamplitude ist dann die Differenz
höchste mittlere Monatsmitteltemperatur − niedrigste Monatsmitteltemperatur
von den 12 Monaten. Meist, aber nicht immer, ist dies die Juli- bzw. die Januar-
Mitteltemperatur.
Die Kontinentalität wird aus der Jahresamplitude in Anlehnung an Hogewind und
Bissolli (2011) wie folgt berechnet:
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Kontinentalität = 110 * Jahresamplitude / (Breitengrad + 7)
Als Höhenraster wird der digitale globale Höhenmodell-Datensatz GMTED2010
verwendet, der vom U.S. Geological Survey (USGS) und der National Geospatial-
Intelligence Agency (NGA) gemeinsam entwickelt wurde. Er liegt in einer hohen
Auflösung von 30 Bogensekunden vor und wird durch einfache Mittelung in die hier
verwendete gröbere Auflösung umgewandelt. Der Datensatz deckt nur die
Breitengrade bis 84° N ab. Für höhere Breiten werden die Höhenwerte einheitlich
gleich null gesetzt.
Die Rasterdaten werden im regelmäßigen 0,1° x 0,1°-Gitter berechnet. Für die
Kartenerstellung werden die Raster dann mit CDO auf ein gedrehtes regelmäßiges
Breiten-Längengrad-Gitter in einer Auflösung von 0,1° x 0,1° bilinear interpoliert
(CDO-Befehl: remapbil). Anschließend werden die rotierten Gitterpunktdaten
mithilfe eines R-Programms als Karte für den Europa- und Zentraleuropa-
Ausschnitt dargestellt.
5.2. Monatliche Anomalien der Mitteltemperatur (CLIMAT- und
Schiffsdaten)
Die Anomalien der CLIMAT- und Schiffsdaten für 1961–1990 und 1981–2010
werden mit der gleichen Methode, aber ohne Regression interpoliert. Für 1981–
2010 liegen aber im Gegensatz zu 1961–1990 die Anomalien in den CLIMAT-
Meldungen nicht vor; daher werden diese aus den monatlichen Mittelwerten und
den Referenzwerten für diejenigen Stationen und Gitterpunkte (Schiffsmeldungen)
berechnet, für die im Zeitraum 1981–2010 ein vieljähriger Mittelwert von
Temperaturdaten aus mindestens 25 Messjahren erstellt werden konnte.
Nachfolgend werden die 0,1° x 0,1°-Anomalieraster in gleicher Weise wie die
Monatsmittel auf das oben genannte 0,1° x 0,1°-Gitter in gedrehten Koordinaten
transformiert und als Karte für den gleichen Ausschnitt dargestellt.
Für den Zeitraum 1991–2020 liegen derzeit auch noch keine CLIMAT-Anomalien
vor und auch noch keine Referenzwerte. Daher werden die Anomalieraster für
1991–2020 vorläufig aus den Anomalierastern 1981–2010 wie folgt bestimmt:
Für jeden Kalendermonat werden die Anomalieraster für den Referenzzeitraum
1981–2010 über die Jahre 1991–2020 gemittelt. Das Ergebnis ist näherungsweise
die Temperaturdifferenz zwischen dem Mittel für 1991–2020 und 1981–2010 (es
berücksichtigt jedoch keine Stationsinhomogenitäten, die sich innerhalb dieser
beiden Zeiträume ereignet haben).
Die Erstellung der aktuellen Anomalieraster für die Referenzperiode 1991–2020
erfolgt durch die Subtraktion der oben genannten Temperaturdifferenz von den
aktuellen Anomalierastern der Referenz 1981–2010.
Es ist vorgesehen, dass zu einem späteren Zeitpunkt die Anomalien für 1991–2020
analog zu 1961–1990 aus den CLIMAT-Anomalien berechnet werden, sobald diese
vorliegen.
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5.3. Monatliche Mitteltemperatur aus EFAS-Daten, Minimum- und
Maximumtemperatur aus SYNOP-/EFAS-Daten
Die Raster der monatlichen Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur werden
mit den CDO-Funktionen ensmean, timmean (für die Mittel) und ensmin, timmin
bzw. ensmax, timmax (für die Absolutwerte der Minimum- und
Maximumtemperatur) aus den täglichen SYNOP- bzw. EFAS-Rastern berechnet.
5.4. Monatliche Anomalien der Mitteltemperatur aus EFAS-Daten,
Minimum- und Maximumtemperatur aus SYNOP-/EFAS-Daten
Die Anomalien werden ebenfalls mit CDO als Differenz des aktuellen Monatsrasters
und des entsprechenden vieljährigen Rasters erzeugt.
5.5. Jahreszeiten und Jahr
Für die Jahreszeiten-Karten werden zunächst die entsprechenden Monatsraster
gemittelt (Frühling: März–Mai, Sommer: Juni–August, Herbst: September–
November, Winter: Dezember–Februar) und dann für die gemittelten Raster in
gleicher Weise Karten wie für die Monate erstellt. Entsprechend werden auch die
Karten für das gesamte Jahr nach Mittelung über alle 12 Monatsraster des
Kalenderjahres generiert. Dies gilt für alle Datenquellen einheitlich.
5.6. Perzentile
Die Eingangsdaten (E-OBS) liegen auf Tagesbasis vor. Daher werden sie zu
Monaten (bzw. Jahreszeiten oder Jahren) gemittelt. Für jeden Rasterpunkt und
Monat (bzw. jede Jahreszeit oder jedes Jahr) werden unter Verwendung der CDO-
Funktion timpctl jeweils für den Zeitraum 1951–2020 Perzentilwerte zwischen 0
und 1 (entsprechend von 0 bis zum 100. Perzentil) zugeordnet. Fehlwerte werden
dabei nicht berücksichtigt. Die Perzentile werden nur dann berechnet, wenn
mindestens 90 % der Werte aus dem Zeitraum 1951–2020 für den betreffenden
Rasterpunkt vorliegen (Ausgabemaske).
Für den aktuellen Monat (bzw. Jahreszeit oder Jahr) wird jeweils der
entsprechende Rasterwert mit den Perzentilwerten 1951–2020 verglichen. Wird
das 10. oder 20. Perzentil unterschritten oder das 80. oder 90. Perzentil
überschritten, erhält der Rasterpunkt eine entsprechende Kennung.
Das Raster mit den Kennungen wird in gleicher Weise wie die übrigen Monatsraster
auf ein Gitter in gedrehten Koordinaten transformiert (Auflösung 0,25° x 0,25°)
und als Karte für den gleichen Ausschnitt dargestellt.
5.7. Tägliche Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur
Für die Interpolation der täglichen Daten der Minimum- und Maximumtemperatur
aus SYNOP-Daten werden zunächst die monatlichen Durchschnittswerte, wie oben
beschrieben, interpoliert, jedoch teilweise mit anderen Prädiktoren (Höhe,
Kontinentalität, zonale Mitteltemperatur) und separat für einzelne Klimaregionen,
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und einem „Simple Kriging” als Interpolationsverfahren. Dann werden die täglichen
Abweichungen (Tageswerte minus die monatlich interpolierten Daten) berechnet.
Diese werden ebenfalls mit einem Regressionskriging interpoliert, wobei für die
Regression dann nur noch die Höhe als Prädiktor verwendet wird und anschließend
wiederum ein „Simple Kriging”. Die Summe aus den monatlichen und täglichen
Interpolationen ist das Ergebnis für das tägliche Raster.
Die tägliche Minimum- und Maximumtemperatur aus EFAS-Daten werden vom
Weltniederschlagszentrum (WZN) mit einer Auflösung von einer Bogenminute als
GeoTIFF bereitgestellt. Die GeoTIFF-Dateien werden mit der Programmbibliothek
gdal in netCDF umgewandelt.
Grundlage für die Berechnung der EFAS-Raster sind die meteorologischen In-situ-
Daten, welche vom CEMS METEO gesammelt, kontrolliert und verarbeitet werden,
um Eingangsdaten für die Anforderungen des CEMS EFAS zu liefern. Weitere
Informationen hierzu sind auf der EFAS-Internetseite (https://www.efas.eu) bzw.
im entsprechenden Jahresbericht zu finden (https://european-flood.emergency.
copernicus.eu/en/reports).
Tagesmittelraster (Tm) werden generell aus den Rastern der Tagesmaxima (Tx)
und -minima (Tn) folgendermaßen berechnet:
Tm = (Tn + Tx) / 2
5.8. Dekadische Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur
Aus den täglichen Rastern der Mittel-, Minimum- und Maximumtemperatur werden
mit CDO 10-tägige Mittel bzw. Absolutwerte erstellt.
5.9. Referenzdaten
Für die monatlichen, jahreszeitlichen und jährlichen Anomalie-Raster der CLIMAT-
basierten Produkte werden als Referenz gemittelte CLIMAT-Stationswerte und
Schiffsdaten verwendet, für jeden Kalendermonat bzw. jede Jahreszeit oder das
komplette Jahr über den Zeitraum 1961–1990 bzw. 1981–2010 (für 1991–2020
liegen diese derzeit, wie oben bereits erwähnt, noch nicht vor). Zusätzlich wurde
für 1961–1990 ein Abgleich mit Stationsdaten vom National Climate Data Center
(NCDC) der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) der USA
(https://www.ncei.noaa.gov/access/monitoring/products/) durchgeführt. Diese
Daten sind auch entsprechend auf ein 0,1° x 0,1°-Raster für die WMO-RA-VI-
Region interpoliert worden.
Für die Perzentile dienen E-OBS-Rasterdaten für den Zeitraum 1951–2020 als
Referenz. Die dazugehörigen Perzentilraster (s. o.) liegen als Rechengrundlage
vor, werden aber nicht im Internet bereitgestellt.
Zur Erstellung der monatlichen, dekadischen und täglichen Anomalien der Mittel-,
Minimum- und Maximumtemperatur wurden für die Produkte aus SYNOP- bzw.
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Version 1.11 (Juli 2024)
EFAS-Daten aus den entsprechenden Tagesrastern für alle Kalendertage, Monate,
Jahreszeiten und das Jahr vieljährige Mittelwerte für den Zeitraum 1991–2020 mit
CDO berechnet. Vieljährige Tagesmittel werden nur aus Daten für den jeweiligen
Kalendertag berechnet, ohne gleitende Mittel über Tage davor und danach.
6. Qualität / Verwendung
Diese Produkte werden zum Zweck der Klimaüberwachung generiert, d. h. für die
großräumige klimatologische Interpolation von Karten. Einzelne Punkte können
eine hohe Unsicherheit haben, weil vor allem die Stationsdichte der CLIMATs und
Schiffsmeldungen im Gebiet heterogen und limitiert ist (rund 800–900 Stationen
und Schiffspositionen werden für die ganze Region als monatliche Daten
verwendet). Gerasterte Daten werden bereitgestellt, aber von der Interpretation
einzelner Punkte wird dringend abgeraten.
Die monatlichen CLIMAT-Daten werden mit höchster Qualitätsstufe kontrolliert und
es fehlen kaum Meldungen. Schiffsdaten sind sehr heterogen in Raum und Zeit
verteilt durch bestimmte Präferenzen in ihren Schifffahrtsrouten. Sie werden zu
monatlichen Rasterdaten mit einer 2,5°-Auflösung gemittelt und danach auf ein
0,1°-Raster interpoliert. Tägliche SYNOP- und EFAS-Daten, die ebenfalls auf
Qualität geprüft werden, können fehlende Werte aufweisen, aber da es
ausreichend viele SYNOP- bzw. EFAS-Stationen gibt, bleibt die Wirkung auf die
Rasterung relativ gering.
Die Qualität des Perzentilprodukts ist im Wesentlichen von der Qualität der E-OBS-
Eingangsraster abhängig, die ebenfalls durch die Stationsdichte und -qualität und
dadurch auftretende Interpolationseffekte bestimmt ist. Die zugrundeliegenden
Stationsdaten werden auf Datenfehler und Inhomogenitäten geprüft. Einzelheiten
dazu sind auf der Webseite https://www.ecad.eu/ und in den dort zitierten
wissenschaftlichen Artikeln dargelegt.
Die monatlichen Temperaturkarten aus CLIMAT-Daten wurden und werden
darüber hinaus auch visuell geprüft und ggf. offensichtlich fehlerhafte
Stationswerte entfernt.
Der EFAS-Stationsdatensatz verfügt über eine größere Datenbasis als die
international verbreiteten SYNOP-Daten, ist dafür aber auch zeitlich später (mit
einer Verzögerung von sechs Tagen) verfügbar. Die CLIMATs wiederum liegen
später vor als die EFAS-Daten und haben eine geringere Datendichte. Dafür
handelt es sich bei den CLIMAT-Daten um Stationsdaten, die sich besonders gut
für eine klimatologische Analyse eignen, während die EFAS-Daten zur
Flutvorhersage verwendet werden und daher nicht zwingend klimatologische
Anforderungen erfüllen müssen (z. B. räumliche und zeitliche Homogenität).
Die hohe Stationsdichte der EFAS-Daten wird unter anderem durch die
zusätzlichen nationalen Daten einiger Länder erreicht. In datenärmeren Gebieten
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Version 1.11 (Juli 2024)
werden außerdem für frühere Zeiträume Rasterdaten wie CARPATKLIM, EURO4M
oder ERA-Interim für die Berechnungen verwendet. Aufgrund der dadurch sowohl
zeitlich als auch räumlich inhomogenen Datenbasis sind Abweichungen zu den
SYNOP- bzw. CLIMAT-basierten Karten zu erwarten. Weitere Unterschiede
bestehen in den zugrundeliegenden Interpolationsverfahren sowie in den für die
Regression verwendeten Höhenmodellen. Auch die Grenzwerte, die zur
automatischen Datenprüfung dienen, sind verschieden und liegen bei den EFAS-
Daten teilweise sehr hoch. Weiterführende Informationen zu EFAS sind auf der
EFAS-Internetseite (https://www.efas.eu) bzw. im entsprechenden Jahresbericht
zu finden (https://european-flood.emergency.copernicus.eu/en/reports).
Durch die Interpolation und die von Monat zu Monat nicht identische Stationsdichte
sind die einzelnen Raster und Karten untereinander nicht konsistent. Bei
großräumigen Vergleichen fällt dies nicht sehr ins Gewicht, bei kleinen Gebieten
oder gar einzelnen Rasterpunkten ist jedoch bei Vergleichen Vorsicht geboten.
Abb. 11: Stationsverteilung der CLIMATs und Schiffsmeldungen
Zur Abschätzung der Qualität einzelner Rasterpunkte werden für die Minimum-
und Maximumtemperatur auch tägliche Raster der Standardabweichung vom WZN
bereitgestellt. Sie liefern Informationen über den Interpolationsfehler. Nach dem
Verfahren von Yamamoto (2000) wurde dazu die Interpolationsvarianz ermittelt,
indem die mittlere quadratische Abweichung zwischen den Stationsdaten und dem
zugehörigem Rasterwert unter Berücksichtigung der Interpolationsgewichte
berechnet wurde. Um die Standardabweichung zu erhalten, wurden die Varianzen
- 14 -RCC Node-CM Produktbeschreibung
Version 1.11 (Juli 2024)
radiziert. Eine ausführliche Methodenbeschreibung ist in der entsprechenden
Publikation zu finden.
7. Referenzen
monatliche Karten:
Hogewind, F., Bissolli, P., 2011: Operational maps of monthly mean temperature
for WMO Region VI (Europe and Middle East). IDÖJÁRÁS 115, No. 1–2, 31–49
tägliche Karten:
Krähenmann, S., Bissolli, P., Rapp, J. et al., 2011: Spatial gridding of daily
maximum and minimum temperatures in Europe. Meteorol Atmos Phys 114,
151. DOI: 10.1007/s00703-011-0160-x
Brinckmann, S., Krähenmann, S., Bissolli, P., 2016: High-resolution daily gridded
data sets of air temperature and wind speed for Europe, Earth Syst. Sci. Data, 8,
491–516. DOI: 10.5194/essd-8-491-2016
EFAS-Daten:
Lemke, C., Schirmeister, Z., Walawender, J., Ziese, M., Pichon, D., Radke-Fretz,
M., Schweim, C., Gomes, G., Grimaldi, S., Salamon, P., 2023: CEMS
Meteorological Data Collection Centre – Annual report 2022, European
Commission, JRC134489. Abruf am 04.07.2024, URL: https://european-
flood.emergency.copernicus.eu/sites/default/files/2023-
10/JRC_TECHNICAL_REPORT_CEMS_MDCC_AnnualReport2022_final_0.pdf
E-OBS-Daten:
European Climate Assessment and Dataset, 2022: E-OBS gridded dataset. Abruf
am 30.01.2023, URL: https://www.ecad.eu/download/ensembles/ensembles.php
CDO-Nutzeranleitung:
Schulzweida, U., 2022: CDO User Guide. Climate Data Operator Version 2.1.1.
Abruf am 30.01.2023, URL:
https://code.mpimet.mpg.de/projects/cdo/embedded/cdo.pdf
ERA5-Reanalyse:
European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 2023: ERA5. Abruf am
30.01.2023, URL: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-
datasets/era5
GMTED2010 Höhenraster:
U.S. Geological Survey, 2023: GMTED2010. Abruf am 30.01.2023, URL:
https://www.usgs.gov/coastal-changes-and-impacts/gmted2010
- 15 -RCC Node-CM Produktbeschreibung
Version 1.11 (Juli 2024)
Interpolationsvarianz nach Yamamoto:
Yamamoto, J.K., 2000: An Alternative Measure of the Reliability of Ordinary
Kriging Estimates. Mathematical Geology 32, 489–509. DOI:
10.1023/A:1007577916868
8. Versionsgeschichte
8.1. Monatliche Karten:
Version Datum Beschreibung der Änderungen
1.0 01.2007 erste operationelle Version
1.1 03.2012 Änderung der Prädiktoren (Kontinentalität und
Jahresamplitude statt geographischer Länge)
1.2 08.2014 Neues Kartenlayout und Erweiterung des Ausschnitts
1.3 01.2016 Perzentilkarten als neues Produkt
1.4 04.2016 Interne Version
1.5 07.2018 Erweiterung von Zeitraum und Referenzperiode 1981–
2010
1.6 03.2019 Perzentilkarten auf E-OBS Version 19.0e und 0.25°-
Auflösung umgestellt
1.7 06.2019 Anomalien 1981–2010 auf stationsbasierte Berechnung
umgestellt
1.8 12.2020 Umstellung der Kontinentalitäts-, Amplitudenraster auf
ERA5, Höhenraster auf GMTED2010
1.9 01.2022 Vorläufige Berechnung der Anomalien 1991–2020
1.10 01.2023 Neue und aktualisierte Produkte für Maximum- und
Minimumtemperatur: Monats- und Referenzkarten aus
SYNOP- und EFAS-Daten, Perzentilkarten auf Version
28.0e und Zeitraum 1951-2020 umgestellt, Verwendung
barrierearmer Farbskalen
1.11 07.2024 Neuberechnung Monatsmittel der Lufttemperatur und
Anomalien, vorläufige Karten der Referenzperiode 1991–
2020 auf Rasterbasis
8.2. Tägliche Karten:
Version Datum Beschreibung der Änderungen
1.0 05.2012 erste operationelle Version
1.1 07.2023 Neue Produkte bei Maximum- und Minimumtemperatur:
EFAS-Produkte (Tagesmaximum, -minimum, -mittel,
Anomalien und Referenzkarten) und weitere Produkte aus
- 16 -RCC Node-CM Produktbeschreibung
Version 1.11 (Juli 2024)
Version Datum Beschreibung der Änderungen
SYNOP-Daten (Tagesmittel, Anomalien und
Referenzkarten), Verwendung barrierearmer Farbskalen
8.3. Dekadische Karten:
Version Datum Beschreibung der Änderungen
1.0 07.2024 erste operationelle Version
9. Kontakt
Deutscher Wetterdienst
RCC Node-CM (WMO RA VI)
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach
Deutschland
E-Mail: rcc.cm@dwd.de
- 17 -Sie können auch lesen
