ClimatePrediction.net
| ClimatePrediction.net | |
|---|---|
| Bereich: | Meteorologie |
| Ziel: | Vorhersage von KlimaverÀnderungen |
| Betreiber: | UniversitÀt Oxford |
| Land: | GroĂbritannien |
| Plattform: | BOINC, eigener Client |
| Website: | http://www.climateprediction.net/ |
| Projektstatus | |
| Status: | aktiv |
| Beginn: | 12.09.2003 |
| Ende: | noch aktiv |
ClimatePrediction.net (CPDN) ist der Name eines Volunteer-Computing-Projekts der UniversitĂ€t Oxford, mit dem das Klima der nĂ€chsten 50 bis 100 Jahre berechnet und damit Aussagen ĂŒber das AusmaĂ der globalen ErwĂ€rmung getroffen werden sollen (Klimamodell).
Der ClimatePrediction.net-Client verwendet ungenutzte Rechen- und SpeicherkapazitĂ€t von privaten Computern, deren Nutzer diese freiwillig zur VerfĂŒgung stellen, um Berechnungen durchzufĂŒhren.
Projektziele
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Neben dem direkten Ziel, durch eine groĂe Zahl von Simulationen vorherzusagen, wie sich das Weltklima in den nĂ€chsten 50 bis 100 Jahren aller Wahrscheinlichkeit nach entwickeln wird, soll mit ClimatePrediction.net auch ein Beitrag zur Verbesserung der verwendeten Klimamodelle geleistet werden. In den Vorhersagen eines Klimamodells gibt es groĂe Unsicherheiten. Einerseits sind noch nicht alle fĂŒr die Berechnungen notwendigen Parameter bekannt. Andererseits wurden die ZusammenhĂ€nge zwischen diesen ebenso noch nicht genau bestimmt. Von vielen physikalischen Werten ist bekannt, dass sie signifikante Auswirkungen auf das Klima haben. Die Bestimmung dieser Werte kann durch Simulationen und Beobachtungen nĂ€herungsweise erfolgen. Die am Projekt teilnehmenden Computer rechnen jeweils mit leicht unterschiedlich parametrierten Klimamodellen und kommen folglich zu unterschiedlichen Ergebnissen.[1] Durch den Abgleich der dann errechneten Ergebnisse mit realen Forschungsdaten können RĂŒckschlĂŒsse auf die Parameter gezogen und diese angepasst werden, um prozedual ein immer genaueres Berechnungsmodell zu entwickeln.
Geschichte
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Klimaforscher Myles R. Allen, damals am Space Science Department (Rutherford Appleton Laboratory, Chilton, Didcot) beschĂ€ftigt, verfasste einen Artikel mit dem engl. Titel âDo-it-yourself climate predictionâ. Der Artikel ist am 14. Oktober 1999 in der Fachzeitschrift Nature erschienen.[2] Darin diskutierte er computertechnische Möglichkeiten fĂŒr Klimamodelle. Er zeigte anhand von SETI@home die Möglichkeit auf, damals moderne Klimamodelle wie HadCM3 nicht nur auf teuren Supercomputern laufen zu lassen, welche er aber noch fĂŒr notwendig hielt, sondern diese in ein aufgabenteilendes Netzwerk einzubinden, an dem Freiwillige auch ihre Heimcomputer anbinden können. So werde die Gesamtrechen- und SpeicherkapazitĂ€t erhöht, was theoretisch zu einer schnelleren Fortentwicklung der Klimamodelle fĂŒhren wĂŒrde. Der konkrete Name des Projektes wurde dort noch nicht benannt. Allen forderte potentielle UnterstĂŒtzer auf, sich bei ihm zu melden, um diese Idee umzusetzen.
Bis zum Jahr 2000 hatten sich Projektpartner gefunden, darunter die UniversitĂ€ten Reading und Oxford sowie das britische Met Office. UrsprĂŒnglich lief das Projekt unter dem Namen Casino-21. 2003 wurde das Netzwerk dann der Ăffentlichkeit unter dem neuen Projektnamen ClimatePrediction.net vorgestellt und mit einem Client fĂŒr Windows zugĂ€nglich gemacht.[3][4] Am 27. Februar 2003 wurde in Nature der von Allen verfasste Artikel âLiability for climate changeâ veröffentlicht. Darin stellte er in Zusammenhang mit dem nun öffentlichen Projekt die Frage, ob es je möglich sein werde, jemanden fĂŒr die SchĂ€digung des Klimas zu verklagen.[5] Dabei verwies er auf die Möglichkeit, durch sein Projekt eventuell rechtliche KausalitĂ€tszusammenhĂ€nge herstellen zu können.
Am 26. August 2004 erfolgte eine Umstellung des Projektes auf eine neue Infrastruktur basierend auf dem vom SETI@home-Team entwickelten BOINC. Gleichzeitig wurden erstmals Clients fĂŒr Linux und Mac OS veröffentlicht.
Projektverlauf
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Innerhalb des ClimatePrediction.net-Projekts werden mehrere Experimente durchgefĂŒhrt.
Das erste Experiment diente der Eingrenzung des Parameterraums. Hierzu wurde das HadSM3-Modell des britischen Hadley-Centers verwendet, das auch fĂŒr kommerzielle Wettervorhersagen in GroĂbritannien verwendet wird (dann allerdings mit höherer Auflösung). Dieses Modell ermöglicht eine detaillierte Simulation atmosphĂ€rischer VorgĂ€nge, besitzt aber lediglich einen vereinfachten Ozean. Jeder teilnehmende Rechner arbeitet mit diesem Modell nacheinander drei Phasen ab: In der ersten Phase wird das Modell kalibriert. HauptsĂ€chlich geht es dabei darum, einen WĂ€rmefluss-Wert zu berechnen, mit dem der âDummy-Ozeanâ auf einer konstanten Temperatur gehalten werden kann. AuĂerdem soll festgestellt werden, ob die gewĂ€hlten Parameter ĂŒberhaupt ein stabiles Klima zulassen. Wenn sich bereits in dieser Phase herausstellen sollte, dass das Klima instabil wird (die Erde also bildlich gesprochen entweder zu einem Eisball wird oder ins Kochen gerĂ€t), wird die Simulation an dieser Stelle abgebrochen. Andernfalls werden zwei weitere Phasen durchlaufen, in denen der Ozean seine Temperatur verĂ€ndern kann, aber der CO2-Gehalt der AtmosphĂ€re konstant gehalten wird. In der zweiten Phase mit einem vorindustriellen CO2-Gehalt sollte die globale mittlere Temperatur idealerweise stabil bleiben. In der dritten Phase wird mit doppeltem CO2-Gehalt gearbeitet. Dabei sollte sich das Klima auf einem neuen stabilen Level einpendeln.
Im Jahr 2005 lief das zweite Experiment an. Dabei wurde ein neues Klimamodell mit voll simuliertem Ozean verwendet (zunĂ€chst HadCM3). Innerhalb dieses Experiments wurde das Klima fĂŒr die Jahre 1950 bis 2000 berechnet. FĂŒr diese Zeit ist anhand von Aufzeichnungen bekannt, wie sich das Klima entwickelte. Es wurden die Kombinationen aus Startbedingungen und Parametern gesucht, fĂŒr die die Vorhersage am nĂ€chsten an der tatsĂ€chlichen Klimaentwicklung lagen. Die Modelle wurden abhĂ€ngig von ihren Ergebnissen in ein Ranking eingeteilt.
Das dritte Experiment, aktiv seit Februar 2006, ist eine tatsĂ€chliche Vorausberechnung fĂŒr die Jahre 2000 bis 2100. Die Ergebnisse der verschiedenen Modellkombinationen werden wiederum anhand des Rankings gewichtet. Das Resultat sollte eine relativ genaue Vorhersage dessen sein, was in den nĂ€chsten 100 Jahren nach den Regeln der Wahrscheinlichkeit mit dem Klima passieren wird. ZusĂ€tzlich werden zwischendurch besondere Modelle an eine Reihe ausgewĂ€hlter Rechner versandt, etwa mit einer Simulation des Schwefel-Kreislaufs.
Nebenprojekte
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Neben dem Hauptprojekt betreibt CPDN noch zwei Nebenprojekte, die ebenfalls die BOINC-Infrastruktur benutzen.
Im August 2005 wurde das Seasonal Attribution Project gestartet, das als Ziel hat, den Einfluss des vom Menschen verursachten Klimawandels auf lokale Unwetter zu erforschen. Als Beispiel fĂŒr ein solches lokales, extremes Wetterereignis wird der Ă€uĂerst regenreiche Herbst des Jahres 2000 ĂŒber England und Wales hergenommen, der in weiten Landstrichen GroĂbritanniens zu Ăberschwemmungen gefĂŒhrt hatte.
Das zweite Nebenprojekt war das BBC Climate Change Experiment, das in Kooperation mit dem britischen Sender BBC gestartet wurde und das komplette Weltklima fĂŒr den Zeitraum von 1920 bis 2080 simulieren sollte.[6] Erste Ergebnisse der Simulationen waren fĂŒr den Mai 2006 als BBC-Dokumentation zur Veröffentlichung geplant.
Erste Ergebnisse
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Am 27. Januar 2005 veröffentlichte das CPDN-Team erste Ergebnisse im Wissenschaftsmagazin Nature.[7] Die Resultate von 1148 âstabilenâ Simulationen deuteten auf eine globale ErwĂ€rmung von bestenfalls 2 bis maximal 11,5 °C bei Verdoppelung des CO2-Gehalts in der AtmosphĂ€re hin. Diese Spannbreite ist wesentlich gröĂer als die KlimasensitivitĂ€t von 2 â 4,5 °C, die von den im vierten IPCC-Report verwendeten Modellen vorhergesagt wurden. Die Analyse der Ergebnisse deutet darauf hin, dass es sich bei den CPDN-Modellen, die sehr hohe TemperaturĂ€nderungen errechnet haben, nicht um gĂ€nzlich auszuschlieĂende, jedoch sehr unwahrscheinliche AusreiĂer handelt. Sie zeigen allerdings auf, was prinzipiell möglich ist. Dass das Klima weit empfindlicher reagiert als bisher errechnet, war zwar von verschiedenen Studien fĂŒr möglich gehalten worden, aber CPDN ist das erste Projekt, bei dem sich diese Möglichkeit tatsĂ€chlich an den Ergebnissen des Test-Ensembles zeigt.
Nachfolgend durchgefĂŒhrte Studien konnten spezifizieren, dass eine Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur um mehr als 4,5 °C bei einer Verdopplung der CO2-Konzentration mit einer Wahrscheinlichkeit von höchstens 5 % eintritt.[8]
ZukĂŒnftige Entwicklungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]FĂŒr die Zukunft ist geplant, auch andere, nicht vom Hadley-Center stammende Klimamodelle in das Projekt einzubeziehen, beziehungsweise die bestehenden Modelle zu verbessern oder mit höherer Auflösung zu betreiben. Von den gegenwĂ€rtig auf den Clients liegenden Ergebnisdaten wird derzeit nur ein kleiner Teil tatsĂ€chlich wissenschaftlich ausgewertet. FĂŒr die Zukunft ist geplant, mit diesen Ergebnissen weitere Auswertungen zu fahren, die nicht direkt mit dem ClimatePrediction.net-Projekt verknĂŒpft sind.
Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Homepage des ClimatePrediction.net-Projekts (JavaScript benötigt)
- Startseite des ClimatePrediction.net-Projekts mit BOINC
- Seasonal Attribution Project
- Teilnehmerstatistiken ClimatePrediction.net
- Projektstatistik auf boincstats.com
- Netzeitung.de: Heimcomputer berechnen das Klima der Zukunft ( vom 2. Mai 2008 im Internet Archive) vom 19. Januar 2007
- Climate Prediction - Rechenkraft â Informationen ĂŒber ClimatePrediction.net auf Deutsch von Rechenkraft
- BBC-Informationsseite zum Projekt
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- â Modelling The Climate (englisch). Climateprediction.net, archiviert vom am 4. Februar 2009; abgerufen am 20. Februar 2011 (englisch).
- â Myles Allen: Do-it-yourself Climate Prediction. In: Nature. Band 401, 14. Oktober 1999, S. 642 (englisch, archive.org [PDF; 54 kB; abgerufen am 30. September 2025]).
- â Auf Setis Spuren: Mit dem Privat-PC gegen Krebs und Aids. In: Der Spiegel. 18. November 2004, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 1. Dezember 2022] Web-Archive: https://web.archive.org/web/20221201210955/https%3A%2F%2Fwww.spiegel.de%2Fwissenschaft%2Fmensch%2Fauf-setis-spuren-mit-dem-privat-pc-gegen-krebs-und-aids-a-328333.html).
- â heise online: Attributionsforschung: Ursache extremer Hitze "eindeutig KlimaerwĂ€rmung". Archiviert vom (nicht mehr online verfĂŒgbar); abgerufen am 1. Dezember 2022.
- â Myles Allen: Liability for climate change. In: Nature. Band 421, Nr. 6926, Februar 2003, ISSN 1476-4687, S. 891â892, doi:10.1038/421891a (englisch, nature.com [abgerufen am 1. Dezember 2022]).
- â Projekthomepage ( vom 24. Februar 2011 im Internet Archive) (englisch)
- â Stainforth et al. (2005): Uncertainty in predictions of the climate response to rising levels of greenhouse gases, in: Nature, Vol. 433, 27. Januar, S. 403â406 (PDF; 738 kB) ( des vom 10. August 2017 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprĂŒft. Bitte prĂŒfe Original- und Archivlink gemÀà Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
- â Annan, J.D. und J.C. Hargreaves (2006): Using multiple observationally-based constraints to estimate climate sensitivity, Entwurf vom 30. Januar (PDF) ( vom 8. Juli 2011 im Internet Archive)
