23. September 2020

ESMValTool Version 2.0 verfügbar

Die neue, komplett überarbeitete Version des Erdsystemmodell-Evaluierungstools (engl.: Earth System Model Evaluation Tool) ESMValTool v2.0 steht nun für wissenschaftliche Anwendungen zur Verfügung. Sie wurde durch eine enge Zusammenarbeit des internationalen ESMValTool Entwicklungsteams ermöglicht, das aus etwa 200 Entwicklern von 70 Instituten besteht.

Das ESMValTool ist ein gemeinschaftlich entwickeltes Diagnostik- und Metriktool für die Evaluierung von Erdsystemmodellen (ESMs). ESMs sind wichtige Werkzeuge nicht nur um unser Wissen über das heutige Klima zu verbessern, sondern auch um Klimaänderungen für mögliche Zukunftsszenarien zu berechnen. Dafür wurden die Klimamodelle in den vergangenen Jahrzehnten ausgehend von relativ einfachen Atmosphärenmodellen bis hin zu den heutigen komplexen modernen ESMs beständig verbessert und erweitert. Das Hauptziel des ESMValTool ist es, die Auswertung dieser Modelle zu vereinfachen und erste Ergebnisse deutlich schneller zur Verfügung stellen zu können als dies bisher möglich war. Das ESMValTool ist eines der Werkzeuge, die für die Auswertung und Beiträge zum derzeit in Vorbereitung befindlichen neuen Sachstandsbericht des Weltklimarates (engl.: IPCC AR6) verwendet werden.

Die neueste Version des ESMValTool beinhaltet wesentliche Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit, Stabilität und Nutzerfreundlichkeit, sowie neue und verbesserte Funktionen wie zum Beispiel eine erweiterte Dokumentation von Quellcode und wissenschaftlichen Diagnostiken und detaillierte Informationen für Nachvollziehbarkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse (engl.: provenance tracking). Das ESMValTool v2.0 wurde insbesondere im Hinblick darauf entwickelt, den Herausforderungen des gewachsenen Datenaufkommens in Modellvergleichsprojekten wie dem Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) und den damit verbundenen erhöhten Anforderungen für Auswertung und Evaluierung mehrerer hochauflösender und komplexer ESMs gerecht zu werden. Zu diesem Zweck wurden die Kernfunktionen des ESMValTool komplett neu geschrieben um die Vorteile moderner und leistungsfähiger Computerbibliotheken und Methoden nutzen zu können. Dies erlaubt ein effizientes und nutzerfreundliches Prozessieren der Daten durch einen hochoptimierten Präprozessor, der in Python programmiert wurde. Neu in v2.0 zur Verfügung stehende wissenschaftliche Diagnostiken beinhalten einen erweiterten Satz von Diagnostiken für eine quasi-operationelle und gründliche Evaluierung von großskaligen Phänomenen in ESMs, neue Diagnostiken für Extremereignisse, Analyse und Evaluierung regionaler Klimaeigenschaften und Klimawirkungen, sowie Diagnostiken für Emergent Constraints (Methode, mit der der Wertebereich nicht-beobachtbarer Klimaparameter durch beobachtbaren Größen eingegrenzt werden kann) und Analyse von Klimaprojektionen.

Beispielanalyse von Daten aus dem Modellvergleichsprojekt Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 mit dem ESMValTool. Gezeigt sind beobachtete und simulierte Zeitreihen der global gemittelten jährlichen Temperaturanomalien. Alle Anomalien sind Differenzen der einzelnen Zeitreihen zum Mittel über den Vergleichszeitraum 1850-1900 (graue Schattierung). Die dünnen Linien zeigen die einzelnen Modellsimulationen, die dicke rote Linie den Multi-Modellmittelwert. Die Beobachtungen (dicke schwarze Linie) sind Daten des Hadley Centre/Climatic Research Unit gridded surface temperature data set version 4 (HadCRUT4) Datensatzes. Alle Modelle wurden unter Berücksichtigung von Datenlücken auf das Gitter der HadCRUT4-Daten interpoliert. Auf der rechten Seite sind zusätzlich die mittleren globalen Temperaturen für den Vergleichszeitraum 1850-1900 der interpolierten Werte gezeigt.

Mehr Informationen

Righi, M., Andela, B., Eyring, V., Lauer, A., Predoi, V., Schlund, M., Vegas-Regidor, J., Bock, L., Brötz, B., de Mora, L., Diblen, F., Dreyer, L., Drost, N., Earnshaw, P., Hassler, B., Koldunov, N., Little, B., Loosveldt Tomas, S., and Zimmermann, K.: Earth System Model Evaluation Tool (ESMValTool) v2.0 – technical overview, Geosci. Model Dev., 13, 1179-1199, doi: 10.5194/gmd-13-1179-2020, 2020. Eyring, V., Bock, L., Lauer, A., Righi, M., Schlund, M., Andela, B., Arnone, E., Bellprat, O., Brötz, B., Caron, L.-P., Carvalhais, N., Cionni, I., Cortesi, N., Crezee, B., Davin, E., Davini, P., Debeire, K., de Mora, L., Deser, C., Docquier, D., Earnshaw, P., Ehbrecht, C., Gier, B. K., Gonzalez-Reviriego, N., Goodman, P., Hagemann, S., Hardiman, S., Hassler, B., Hunter, A., Kadow, C., Kindermann, S., Koirala, S., Koldunov, N. V., Lejeune, Q., Lembo, V., Lovato, T., Lucarini, V., Massonnet, F., Müller, B., Pandde, A., Pérez-Zanón, N., Phillips, A., Predoi, V., Russell, J., Sellar, A., Serva, F., Stacke, T., Swaminathan, R., Torralba, V., Vegas-Regidor, J., von Hardenberg, J., Weigel, K., and Zimmermann, K.: Earth System Model Evaluation Tool (ESMValTool) v2.0 - an extended set of large-scale diagnostics for quasi-operational and comprehensive evaluation of Earth system models in CMIP, Geosci. Model Dev., 13, 3383-3438, doi: 10.5194/gmd-13-3383-2020, 2020. Lauer, A., Eyring, V., Bellprat, O., Bock, L., Gier, B. K., Hunter, A., Lorenz, R., Pérez-Zanón, N., Righi, M., Schlund, M., Senftleben, D., Weigel, K., and Zechlau, S.: Earth System Model Evaluation Tool (ESMValTool) v2.0 – diagnostics for emergent constraints and future projections from Earth system models in CMIP, Geosci. Model Dev., 13, 4205-4228, doi: 10.5194/gmd-13-4205-2020, 2020. Weigel et al.: ESMValTool (v2.0) - Diagnostics for extreme events, regional model and impact evaluation and analysis of Earth system models in CMIP, submitted (Geosci. Model Dev.).