Das ESMValTool
Um die komplexe Auswertung von Erdsystemmodellen mit Beobachtungsdaten langfristig zu verbessern, einen Evaluierungsstandard aufzubauen und laufende Klimamodellsimulationen zu überwachen, entwickelt das DLR in Zusammenarbeit mit anderen internationalen Partnern das ESMValTool (engl. Earth System Model Evaluation Tool). Dieses Tool wird am DKRZ auf dem ESGF-Datenknoten installiert, was als Beispiel für die Integration in Umgebungen von anderen Institutionen weltweit dienen soll. Für CMIP6 werden die Modellbewertungsergebnisse in einem Web-basierten Portal (Freva) zur Verfügung gestellt, das an der FUB entwickelt wird.
Das ESMValTool ist ein Diagnosewerkzeug zur routinemäßigen Überprüfung der Qualität von Erdsystemmodellen mittels Beobachtungsdaten. Dabei wird die Repräsentation von klimatologischen Mittelwerten, Trends und Variabilität von grundlegenden Klimavariablen in den Modellen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen getestet und zusätzlich eine prozessorientierte Evaluierung durchgeführt. Mit dem ESMValTool können CMIP-Modelle hinsichtlich ihrer Darstellung verschiedener wichtiger Klimagrößen und Prozesse effektiv und umfangreich evaluiert werden (siehe zum Beispiel Abbildung 1).
Im Rahmen von Teilprojekt 2 wird das ESMValTool auf dem ESGF-Datenknoten am DKRZ installiert. Dadurch kann für das MPI-ESM1/2 und EMAC2 eine, im Vergleich zu anderen CMIP-Modellen, breite Palette von Diagnostiken zur umfassenden Charakterisierung frühzeitig bereitgestellt werden. Das Tool wird mit zusätzlichen Auswertediagnostiken und Beobachtungsdaten erweitert. Die Integration des ESMValTools am DKRZ soll als Beispiel für Integrationen in die Umgebungen anderer Institutionen weltweit dienen und einen substantiellen Beitrag zu CMIP6+ leisten. Die Ergebnisse der CMIP6-Modellevaluation werden in einem web-basierten Portal bereitgestellt (siehe Teilprojekt 4).
Zusätzlich wird das ESMValTool dahingehend weiterentwickelt, dass es während der Laufdurchführung am DKRZ zur wissenschaftlichen Qualitätskontrolle der Modellsimulationen eingesetzt werden kann. Dazu werden Quicklooks wichtiger Klimagrößen erstellt und zum Monitoring auf einer internen Webseite visualisiert. Diese Quicklooks können von den zuständigen Wissenschaftlern verwendet werden, um mögliche Qualitätsprobleme in den Daten frühzeitig zu erkennen.
Abbildung 1: Relative mittlere quadratische Abweichung der CMIP5 Modell-Performance für ausgewählte Klimaparameter, basierend auf einer global gemittelten Klimatologie des Jahresgangs (1980–2005) und berechnet mit dem ESMValTool.
