Klimamonitoring mit Satellitendaten im DWD - R. Hollmann (wiss. Leiter satellitengestützte Klimaüberwachung) - D-GEO
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Klimamonitoring mit
Satellitendaten im DWD
R. Hollmann (wiss. Leiter satellitengestützte Klimaüberwachung)
13.02.2019, Offenbach D-GEO Workshop Hollmann, KU43
Überblick Klimamonitoring ist eine Kernaufgabe Bedeutung Konzeptionellen Umsetzung Komponenten der Satellitengestützte Klimaüberwachung im DWD ESA CCI EUMETSAT CM SAF Copernicus C3S Produkte Qualitätskontrolle Datenzugang Anwendungsbeispiele 13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Ohne Klimabeobachtungen kann der Status von
Nachhaltigen Entwicklungsziele z.B. im Kontext
von GEO nicht bewertet werden
Aufgabe Erforderlich
Alle erforderlichen
Klimavariablen Lange Zeitreihen
und Indizes Homogenität
Bild einfügen bereitstellen Nachhaltigkeit
Physikalische Flächendeckend
Chemische Zugang zu den
Biologische Daten
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Fernerkundung
mit Satelliten (und
Radarsystemen)
Atmosphäre, Land, Ozean Treibhausgase
Eine Auswahl Wolken Methan, CH4
von Klima- Wasserdampf Kohlendioxid, CO2
variablen die Niederschlag Lachgas, N2O
mit Satelliten- Wind Stickoxide, NOx
und Radar- Strahlungsbilanz Kohlenstoffmonoxid,
system erfasst Temperatur (Land, Meer) CO
oder abgeleitet Meereis Schwefeldioxid, SO2
werden können Meeresspiegel Ozon, O3
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Konzept für das Klimamonitoring mit Satelliten
Sustained architecture for Climate (Dowell et al. 2013)
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Überblick Klimamonitoring ist eine Kernaufgabe Bedeutung Konzeptionellen Umsetzung Komponenten der Satellitengestützte Klimaüberwachung im DWD ESA CCI EUMETSAT CM SAF Copernicus C3S 13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
ESA Climate Change Initiative (CCI)
The objective of Climate Change Initiative is to realize the
full potential of the long-term global Earth Observation
archives that ESA as a contribution to the ECV databases
required by UNFCCC.
Since 2017
New ECVs
derive full capital from ongoing and Vapour
1. Water planned ESA missions for
(Co-Lead)
climate purposes, including ERS, ENVISAT, the Earth Explorer
2. Salinity
missions, relevant ESA-managed
3. Sea archives
State of Third-Party
4. HR Land Cover
Mission data and, Copernicus
5. Snow
Implemented 14 ECV projects, 3
6. cross-cutting
Lakes projects
7. Above Ground Biomass
cci.esa.int 8. Permafrost
9. Land Surface Temperature
Hollmann et al., 2014, BAMS
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Climate Data
Record
! climate trends,
variability and
process
validation and
satellite
simulators
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Climate Monitoring based
on Satellites @ DWD
We provide
• Essential Climate Variables
• Thematic Climate Data
Records
Climate Data • Interim Climate Data
Record Records
• Fundamental Climate Data Records
We provide
•
!
Training & capacity building
• toolbox
climate trends,
• Application examples
variability and
process We support
• Process analysis
• Statistical analysis
• Climate assessments
validation and
satellite We provide
• Validation data (Obs4MIPs compatible)
simulators • Satellite simulators
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
CM SAF: Nachhaltige langfristige Klimaüberwachung
PP IOP CDOP-1 CDOP-2 CDOP-3 CDOP-4 CDOP-5
1999-2004 2004-2007 2007-2012 2012-2017 2017-2022 2022-2027 2027-2032
PP (Project Phase), IOP (Initial Operations Phase), CDOP (Continuous Development and Operations Phase)
Schwerpunkte für 2017 – 2022
Fortfahren mit erfolgreichen
Produkten und Service Portfolio
Zyklisches Aktualisieren der CDR‘s von
Variablen des Energie und
Wasserkreislaufes
Erweiterung durch:
Globalen Niederschlag CDR
Regionaler Evapotranspiration
CDR
10Albedo
Land Temperature Ocean surface heat flux
Cloud Upperair-watervapour
Precipitation Surface Radiation Budget
Energy & water cycle
Earth Radiation Budget Surface Wind Speed (Ocean)
Aerosol
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43CM SAF Produkt-Portfolio Lange Zeitserien von ECVs (Essential Climate Variables) von Parametern des Energie- und Wasserkreislaufs, wie von GCOS (Global Climate Observing System) definiert: Globale Wolkenparameter Globaler Niederschlag Globale Verdunstung und Süßwasserflüsse Globale Strahlung an der Erdoberfläche Globaler Wasserdampf Regionale (Europa & Afrika) Wolkenparameter, Strahlung (Oberrand der Atmosphäre, Boden) Regionale Land Flüsse
Copernicus C3S Beitrag TCDR Beispiele:
Climate
Change
Hauptaufgabe
Verantwortlich für die 5
atmosphärischen ECV‘s:
Wolken, Strahlung (TOA+SRF),
Wasserdampf und Niederschlag
Befüllen des Climate Data Stores
mit externen (SAF Netzwerk, CCI,
NASA, NOAA) Produkten
Erzeugung von komplementären
ICDR‘s und TCDRÜberblick Klimamonitoring ist eine Kernaufgabe Bedeutung Konzeptionellen Umsetzung Komponenten der Satellitengestützte Klimaüberwachung im DWD ESA CCI EUMETSAT CM SAF Copernicus C3S Produkte Qualitätskontrolle Datenzugang 13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Qualitätskontrolle Dokumentation der Algorithmen und Prozessierung (ATBD) Vergleich mit Nutzeranforderungen (Validations- und Evaluationsarbeiten) Nutzerinformationen verfügbar (PUM) DOI Referenz (-> Nachhaltige Verfügbarkeit) Einhaltung von Metadatenstandards (INSIPIRE) Einhaltung GCOS Empfehlungen 13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
CM SAF: Qualitätskontrolle GCOS recommendations
GCOS recommendations
# Climate Data Record 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
1 CM SAF Surface Radiation MVIRI Data Set 1.0 x x x x x x x n/a n/a x x x
2 CM SAF ToA Radiation „GERB“ dataset - Edition1 x (x) x x x n/a x n/a x x (x) x
Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes
3 x x x x x x x (x) - x x x
from Satellite Data HOAPS 3.2
4 Vertically Integrated Water Vapour from SSM/I x x x x x x x (x) - x - x
5 CM SAF Surface Daylight Radiation Data Set x - x x x x x n/a - x - x
Fundamental Climate Data Record of SSM/I Brightness
6 x - x x x x x x - x x x
Temperatures
CM SAF Clouds, Albedo and Radiation dataset from
7 x x x x x x x x (x) x x x
AVHRR data
Vertically integrated water vapour, humidity and
8 x (x) x x x (x) x x x x - x
temperature at pressures levels and layers from ATOVS
CM SAF CLoud property dAtAset using SEVIRI (CLAAS),
9 x x x x x n/a x n/a x x (x) x
edition 1
10 SEVIRI 15min cloud mask dataset x - x x x n/a x n/a - x - x
11 MVIRI+SEVIRI free tropospheric humidity (FTH) dataset x x x x x x x n/a - x x x
12 Surface Solar Radiation Data Set - Heliosat (SARAH) x x x x x x x n/a x x (x) x
Fundamental Climate Data Redord of SSMI / SSMIS
13 x - x x x x x x - x (x) x
Brightness Temperatures
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43CM SAF: Qualitätskontrolle: Maturity Matrix
# Maturity Matrix
Fundamental Climate Data Record of SSM/I Brightness
1 1–4 5–6 2–5 3–5 4–5 1–2
Temperatures
2 MVIRI+SEVIRI free tropospheric humidity (FTH) dataset 1–3 5–6 3–5 3–4 4–5 2–3
Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes from
3 1–5 5 4–5 2–4 4–5 2–4
Satellite Data HOAPS 3.2
4 CM SAF Surface Radiation MVIRI Data Set 1.0 2–4 4–6 5–6 3–4 5–6 4–5
CM SAF Clouds, Albedo and Radiation dataset from AVHRR
5 3–5 3–4 4–5 3–4 5 2–4
data
6 CM SAF ToA Radiation „GERB“ dataset - Edition1 2–5 4–5 3–4 3–4 5 2-3
CM SAF CLoud property dAtAset using SEVIRI (CLAAS),
7 2–4 3–4 4–5 4 5 1–4
edition 1
8 MVIRI+SEVIRI free tropospheric humidity (FTH) dataset 1–4 3–4 3–5 3–4 3–5 2–4
9 Surface Solar Radiation Data Set - Heliosat (SARAH) 3–4 3–5 4–6 3–4 5 4–5
Fundamental Climate Data Redord of SSMI / SSMIS Brightness
10 1–4 5–6 2–5 3–5 4–5 1–2
Temperatures
Assessment der CDR‘s 1 bis 5 durch : “CORE-CLIMAX European ECV CDR capacity assessment report”;
DocNo.: CC/EUM/REP/14/004 EUMETSAT, December 2014
CDR 6 bis 10: self-assessment durch CM SAF
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43Datenzugang
Web User Interface
Einfache Auswahl und Online-
Bestellung
Möglichkeit der regelmäßigen
Datenlieferung
Postprocessing:
Räumlich, zeitlich
Datenformat (netcdf, hdf)
Gebietsauswahl (auch CORDEX
Gebiete)
https://wui.cmsaf.eu
ftp oder E-Mail
Alle Daten sind kostenfrei
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship 18
Hollmann, KU43CM SAF Nutzer
Andere Behörden & Ämter
0% 8%
Forschungs-
institute Privat-
46% unternehmen
12%
Meteorologische
Dienste
34%
19Überblick Klimamonitoring ist eine Kernaufgabe Bedeutung Konzeptionellen Umsetzung Komponenten der Satellitengestützte Klimaüberwachung im DWD ESA CCI EUMETSAT CM SAF Copernicus C3S Produkte Qualitätskontrolle Datenzugang Anwendungsbeispiele 13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
Klima-Service Energiemeteorologie
Direkte Anwendung aus CM SAF Arbeiten von 2007-2012
Kombination von Satelliten- und Stationsdaten der MeteoSchweiz mit
Gebäudedaten von swisstopo unter der Projektleitung vom Bundesamt für
Energie BFE
Ausführung: Meteotest (private Firma) www.sonnendach.ch
R. Stöckli, MeteoSchweiz
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43Application: PV GIS
PV GIS: Photovoltaic Geographical Information System, JRC
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/
Huld et al., Solar Energy, 86, 1803 – 1815, 2012
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43Sonnenscheindauer Deutschland 2018
Akkumulierte Deutschlandkarte der absoluten
Sonnenscheindauer Sonnenscheindaueranomalien
13.02.2019, Offenbach Film ab
D-Geo Workship Hollmann, KU43Sonnenscheindauer: In-situ vs. Satellit
In-situ Sat
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43Zusammenfassung Der DWD stellt über CCI, Copernicus und CM SAF TCDR‘s und ICDR für das Klimamonitoring zur Verfügung 13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
CEOS & CGMS WG Climate ECV Inventar
Zusammenfassung • Stand Ende 2017
Relative contributions by organisation
DWD/ESA
ESA 2%
Other 10%
18%
EUM
913 26% DWD/CM SAF
CDRs 20%
NASA/NOAA
46%
Essential Climate Variables
http://climatemonitoring.info/ecvinventory
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43Zusammenfassung Der DWD stellt über CCI, Copernicus und CM SAF TCDR‘s und ICDR für das Klimamonitoring zur Verfügung Aufbau und Betrieb einer nachhaltigen Infrastrukur Gründliche Qualitätssicherung und Kontrollmechanismen Umfassender Austausch und Unterstützung mit und von Nutzern Kostenfreier und unkomplizierter Datenzugang 13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43
5th User Workshop of the
Satellite Application Facility on
Climate Monitoring
Mainz, Germany
und
20. CM SAF Jubiläum
3.-5. Juni 2019
Registrierung via
https://cmsaf.eu/User_Workshop_2019
© Landeshauptstadt Mainz
13.02.2019, Offenbach D-Geo Workship Hollmann, KU43Sie können auch lesen
