HINWEIS:
Bitte beachten Sie dass es aufgrund von betriebsbedingten Umstellungen an den Hochleistungsrechnen des Jülich Supercomputing Centre (JSC) zu Verzögerungen der tagesaktuellen Simulationen kommt. Wir bitten um Ihr Verständnis, etwaige Unanhemlichktien bitten wir zu entsdchudligren.

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Simulationsgestützte Produkte für eine wetter- und klimaresiliente Landwirtschaft


Willkommen auf der Website von ADAPTER!

ADAPTER ist ein forschungsbasiertes, angewandtes Wissenstransferprojekt der Helmoltz Gemeinschaft, das insbesondere für die Landwirtschaft wichtige tägliche Informationen zum Wasserhaushalt, inbesondere unter Einbeziehung des Grundwassers, und zum langfristigen regionalen Klimawandel bereitstellt. Die ADAPTER Produktplattform zeigt aktuell Karten zum pflanzenverfügbaren Wasser über Nordrhein-Westfalen und Europa – weitere Gebiete und Diagnostiken sind in Vorbereitung.

Zum optimierten Bodenmanagement nutzt das Forschungszentrum Jülich Vorhersagesimulationen mit dem regionalen Erdsystemmodell TSMP in Verbindung mit Beobachtungsdaten. Für Klimaanpassungsmassnahmen leitet das Climate Service Center Germany (GERICS) aus einer Vielzahl von Datenquellen protoypische, angepasste Klimaprodukte und -Services ab. Durch Einbeziehung von Praxispartnern und Nutzern werden die ADAPTER Ziele und Produkte weiterentwickelt.

Vorhersage

Erste Vorab-Ergebnisse einer neuen Simulation

Hier entsteht ein neues Vorhersage-Experiment in extrem hoher räumlicher Auflösung

Hier zeigen wir Ihnen vorläufige Ergebnisse einer neuen hydrologischen Vorhersage-Simulation für Deutschland und die Nachbarregionen. Diese Simulation befindet sich derzeit noch in der sogenannten Einschwingphase, daher sind die Ergebnisse noch nich belastbar und vorläufig. Aktuell dargestellt ist das Tagesmittel des pflanzenverfügbaren Wassers.

Wir benutzen hier das hydrologische Modell ParFlow mit seinem Oberflächenmodul CLM (Common Land Model) zur Simulation beispielsweise der Bodenfeuchte und ihrer Veränderungen. Die ParFlow Vorhersagen erfolgen nahezu täglich für eine Vorhersagezeit von derzeit 24 Stunden. Die Simulationen umfassen den Wasserhaushalt im Boden und an der Erdoberfläche sowie die Wechselwirkungen von Landoberfläche und Vegetation mit der Atmosphäre. Die atmosphärischen Randbedingungen entstammen täglichen Wettervorhersagen des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage.

Die räumliche Auflösung der ParFlow Vorhersagen ist mit 500m sehr hoch. Dadurch werden z.B. topographische Gegebenheiten oder die Landnutzung sichtbar. Das Modell verfügt über 15 Bodenschichten von der Oberfläche bis in 60m Tiefe.

Hintergrund: Das Modellsystem befindet sich aktuell in der Einschwingphase (Spin-Up). Dies ist erforderlich, da ParFlow nicht von Beginn des Experiments den tatsächlichen, momentanen Zustand der Bodenwasserverteilung „kennt“, sondern von einem vereinfachten Zustand startet. Durch das Zusammenspiel von Niederschlag, Verdunstung und (Oberflächen)-Abfluss nähert sich das Modell stetig dem tatsächlichen hydrologischen Zustand an, bis sich das System Boden-Landoberfläche-Atmosphäre in einem dynamisches Gleichgewicht befindet. Durch die große Trägheit der Wasserbewegung im Boden, insbesondere in tieferen Schichten, nimmt dieser Einschwingprozess eine gewisse Zeit in Anspruch.
Von einem stark durchfeuchteten Boden gestartet, wird sich ParFlow in den kommenden Wochen also schrittweise „einschwingen“ und dabei zunehmend realistischere Simulationsergebnisse zeigen. Man kann jedoch jetzt schon viele hydrologische Details, wie die Wasserläufe, den Einfluss der Bodeneigenschaften, oder auch den Einfluss des Reliefs z.B. an trockeneren Hängen und feuchteren Senken erkennen. Wann immer es in den Wettervorhersagen, die das Modell antreiben, regnet, wird auch die Auswirkung des Niederschlags auf die Bodenfeuchte sichtbar. Sobald ein realistischerer Systemzustand erreicht ist, werden längere Vorhersagezeitspannen bis zu 10 Tagen simuliert werden. Zeitgleich zu diesen Vorhersgae-Simulationen laufen noch weitere Experimente über Jahrzehnte, die nicht das aktuelle Wettergeschehen berücksichtigen aber den Spin-Up beschleunigen.

Erklärung

Eines der ADAPTER Kernelemente ist die digitale Produktplattform, über die ausgewählte, mit den Nutzern abgestimmte, Produkte in den Bereichen Monitoring bzw. Vorhersagen sowie Klimainformation kostenlos zur Verfügung gestellt werden. Die Produktplattform wird im Projektverlauf stetig erweitert.

Daten und Auswertungen
Pflanzenverfügbares Wasser (%nFK)

Pflanzenverfügbares Wasser ist das Wasser, das im Porenraum bei einem Matrixpotentail grösser als der permanente Welkepunkt und kleiner als der Feldkapazität (FK) gespeichert ist. Das pflanzenverfügbare Wasser ist auch als nutzbare Feldkapazität bekannt (nFK) und wird in Prozent ausgedrückt. Ein Anteil von 0% nFK entspricht dabei dem permanenten Welkepunkt und ein Anteil von 100% nFK entspricht der Feldkapazität.

Vorhersage- und Monitoringprodukte

Im Bereich Monitoring und Vorhersage wird die Terrestrial Systems Modelling Platform (TSMP) eingesetzt.

TSMP ist ein vollgekoppeltes, Multi-Physik Modellsystem (COSMO + CLM + ParFlow mit OASIS3-MCT Koppler), das in Grossrechnerumgebungen effizient betrieben wird. Die Besonderheit besteht darin, dass TSMP den terrestrischen Wasserkreislauf physikalisch konsistent mit allen relevanten Rückkopplungsprozessen vom Grundwasser über die Landoberfläche bis in die Atmosphäre simulieren kann. Nahezu parzellenscharf, d.h. in sehr hoher räumlicher Auflösung, sind in Ergänzung zu bestehenden Produkten vor allem Grössen des Wasserhaushalts wie Bodenfeuchte, Grundwasserneubildung, pflanzenverfügbares Wasser usw. aus täglichen Simulationen für die kommenden 10 Tage verfügbar.

Weitere mit TSMP generierte Produkte finden sich auf der TSMP Website

Die täglichen TSMP Simulationen erfolgen derzeit über dem europäischen 12km aufgelösten EUR-11 Modellgebiet des internationalen CORDEX-Projektes und zum anderen über einem 1km (Atmosphäre) bzw. 0.5km (Landoberfläche und hydrologisches Modell) aufgelösten Modellgebiet, das grosse Teile von Nordrhein-Westfalen und angrenzende Gebiete abdeckt. Ein drittes deutschlandweites Modellgebiet für die hydrologische und Landoberflächensimulation in 0.5km Auflösung ist derzeit in Entwicklung ebenso wie punktuelle, parzellenscharfe, Simulationsrechnungen, die insbesondere Beobachtungsdaten von Feldmessungen mit einbeziehen (assimilieren).

Klimaprodukte

Das GERICS entwickelt seit vielen Jahren prototypische Klimaprodukte.

In ADAPTER wird Expertenwissen aus der Landwirtschaft mit aktuellem Wissen aus der regionalen Klimaforschung im Dialog mit Schlüsselpartnern z.B. verwendet, um die räumliche Verschiebung von Zielmärkten aufgrund des Klimawandels für die Pflanzenzucht zu untersuchen oder pflanzenbauspezifische Klimaindikatoren zu entwickeln bzw. hochaufgelöste Klimaprojektionen (z.B. aus dem WCRP EURO-CORDEX Projekt), als konkrete Grundlage für Anpassungsstrategien, zur Verfügung zu stellen.

Nutzung und Haftungsausschluss

Creative Commons Lizenz
ADAPTER Produktplattform Daten/Analysen/Visualisierungen by ADAPTER Projekt Team vom FZJ/IBG-3 und HZG/GERICS sind lizensiert unter einer Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Die Daten, Informationen, Visualisierungen, Diagnostiken, Analysen werden ohne Mängelgewähr und ohne jegliche ausdrückliche oder stillschweigende Gewährleistung, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Gewährleistung der Marktgängigkeit, der Eignung für einen bestimmten Zweck und der Nichtverletzung von Rechten Dritter, zur Verfügung gestellt. Die Autoren oder Urheberrechtsinhaber sind in keinem Fall haftbar für Ansprüche, Schäden oder andere Verpflichtungen, ob in einer Vertrags- oder Haftungsklage, einer unerlaubten Handlung oder anderweitig, die sich aus, aus oder in Verbindung mit den Daten, Informationen, Visualisierungen, Diagnostiken, Analysen oder der Nutzung oder anderen Geschäften mit den Daten, Informationenen, Visualisierung, Diagnostiken, Analysen ergeben.


Projekt und Partner

Die ADAPTER Projektziele sind die Entwicklung und die Bereitstellung innovativer simulationsgestützter Produkte für eine wetter- und klimaresiliente Landwirtschaft. ADAPTER (ADAPT TERrestrial systems) ist ein Mitte 2019 gestartetes, angewandtes Wissenstransferprojekt der Helmholtzgemeinschaft deutscher Forschungszentren (HGF) mit den Partnern Climate Service Center Germany (GERICS) vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) und dem Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG-3, Agrosphäre) am Forschungszentrum Jülich (FZJ).

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In ADAPTER werden langjährige Kompetenzen zur integrierten Modellierung terrestrischer Systeme und zu Climate Services rund um Fragen des regionalen Klimawandels der beiden Helmholtzzentren Jülich und Geesthacht kombiniert.

Der Wissenstransfer von der Wissenschaft in die Praxis erfolgt dabei über ein Praxisnetzwerk und eine digitale Produktplattform. Auf ihr werden Daten- und Informationsprodukte aus den Simulationsrechnungen und Vorhersagen mit der Terrestrial Systems Modelling Platform (TSMP) (IBG-3) und prototypische "Klimaprodukte" (GERICS) zur freien Verfügung gestellt.

ADAPTER ist dabei nutzerorientierte Wissenschaft, die anwendbare Informationen für die Praxisakteure verfügbar macht. Die konkreten Informationsbedarfe unterschiedlicher Schlüsselpartner aus der Landwirtschaft definieren die konkreten Projektziele und die Ausgestaltung der Produkte. Die Vorhersagen werden durch ein Messnetz von Bodenfeuchtesensoren optimiert, das als Citizen Science-Ansatz mit Hilfe der Vorhersagenutzer realisiert werden wird. Aus Expertengesprächen und Befragungen haben sich bereits konkrete Fragestellungen in den Bereichen Optimiertes Bodenmanagement und Klimaanpassungsmassnahmen ergeben. Komplementär zu bestehenden Informationsangeboten möchte ADAPTER so Informationen verfügbar machen, die in die konkrete landwirtschaftliche Betriebsplanung zu integrieren sind.

Projekt-Flyer [PDF]


Sozialwissenschaftliches Begleitprojekt – NorQuATrans

Die transdisziplinären Prozesse der gemeinsamen Erarbeitung von Produkten mit den Praxispartnern innerhalb von ADAPTER werden durch eine kontinuierliche Evaluation begleitet. Die Prozessevaluation ist Gegenstand aktueller Forschungen. Die sozialwissenschaftliche Begleitforschung in ADAPTER erfolgt als Fallbeispiel im Projekt NorQuATrans. Das Projekt NorQuATrans (Normativität, Objektivität und Qualitätssicherung von transdisziplinären Prozessen) untersucht Interaktionen zwischen Wissenschaft und Gesellschaft und entwickelt Bewertungsrahmen für transdisziplinäre Prozesse. Ziele sind:

  • Untersuchung der Objektivität und Normativität von transdisziplinären Prozessen auf der Grundlage von Science-Policy Interaktionsmodellen (wissenschaftstheoretischer und -philosophischer Part)
  • Methodenentwicklung für Monitoring und formative Evaluation von Co-Entwicklungsprozessen in Klimaanpassungsprojekten anhand mehrerer Case Studies (ADAPTER u.a.) (praktischer soziologischer Part)
  • Erarbeitung von Qualitätssicherungskonzepten unter Berücksichtigung unterschiedlicher normativer Systeme und Zielvorstellungen (Synthese)

NorQuATrans ist ein Projekt des Helmholtz Institute for Climate Service Science", einer Kooperation des GERICS und der Universität Hamburg.


Projektpartner

ADAPTER wird unterstützt durch das Kompetenzzentrum für Hochleistungsrechnen in Terrestrischen Systemen (HPSC-TerrSys) und das Jülich Supercomputing Centre.


Umfrage – Gestalten Sie mit!

ADAPTER Informationen könnten nützlich für Sie sein? Sie möchten unsere Datenprodukte einsetzen?

Wir möchten Ihre Expertise und Bedarfe in die ADAPTER Produkte einfliessen lassen! Teilen Sie Ihre Erfahrungen aus der Praxis mit uns! Welche weiteren Informationen zum aktuellen Zustand von Anbauflächen, zum Wetter, Klima und Klimawandel benötigen Sie?

Machen Sie mit bei unserer Umfrage. Sie dauert weniger als 5 Minuten: zur Umfrage (Google Forms öffnet sich).


Feedback

Sie möchten Kontakt mit uns aufnehmen? Sie haben Anregungen zur Produktplattform? Sie sind LandwirtIn mit Interesse an der Teilnahme an unserem Bodenfeuchtemessprogramm?

Schreiben Sie uns: info@adapter-projekt.de

ADAPTER wird koordiniert von Dr. Diana RECHID (HZG/GERICS) und Dr. Klaus GOERGEN (FZJ/IBG-3).