Ergebnisse der VALUE Evaluationsstudie - ccca.ac.at Joanna Wibig, Radan Huth, Renate Wilcke und alle...

Ergebnisse der VALUE Evaluationsstudiezur Gute von Regionalisierungsmethoden fur die Klimaforschung

Douglas Maraun, Martin Widmann, Jose Gutierrez, Sven Kotlarski, ElkeHertig, Joanna Wibig, Radan Huth, Renate Wilcke und alle Beitragenden

Wegener Center Klima und Globalen Wandel, Universitat Graz

Douglas Maraun VALUE April 7, 2016 1 / 25

Outline

Hintergrund

VALUE (2011-2015)

Ergebnisse

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Hintergrund

Hintergrund

VALUE (2011-2015)

Ergebnisse

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Hintergrund

Herausforderungen der Klimaforschung

I “Researchers are still struggling to develop tools to accuratelyforecast climate changes for the twenty-first century at the localand regional level.” Nature Editorial, 2010

I “Certainty is what current-generation regional studies cannot yetprovide.” Nature Editorial, 2010

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Hintergrund

Downscaling und Robuste AnpassungManche schutten das Kind mit dem Bade aus

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Hintergrund

Schlusselfragen

I Wie gut simulieren Globalmodelle die Randbedingungen furregionale Klimaprojektionen?

I Wie gut funktioniert Downscaling fur regionale Klimaprojektionen?I Wie hoch ist das Signal-Rausch-Verhaltnis zwischen erwarteten

Trends und naturlichen Klimaschwankungen?

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Maraun et al., Earth’s Future, 2015

VALUE (2011-2015)

Hintergrund

VALUE (2011-2015)

Ergebnisse

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VALUE (2011-2015)

Ziel

Das Ziel von VALUE ist die Etablierung einesForschungsnetzes zur systematischen Validierung und

Verbesserung von Downscaling Methoden fur dieKlimaforschung.

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VALUE (2011-2015)

Offenes Netzwerk EU COST Action ES1102Mitgliedstaaten

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VALUE (2011-2015)

VALUE Framework

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VALUE (2011-2015)

Validierungsbaum

Marginal Temporal Spatial Inter-Variable

Phenomena

Indices

Performance Measures

Aspects

Which climatic phenomena arerelevant for my problem?

Which aspects of the model output make up these phenomena?

What indices should be used to quantify these aspects?

How do I measure the performance to simulate these indices?

User Problem

Q1

Q2

Q3

Q4

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Maraun et al., Earth’s Future, 2015

VALUE (2011-2015)

Beispiele fur Indizes und Gutemaßewww.value-cost.eu/reports

RandverteilungenIndex GutemaßMittelwert, Varianz, 98% Perzentil (relativer) Bias

Zeitliche AbhangigkeitIndex GutemaßStatistiken von Perioden Bias

Raumliche AbhangigkeitIndex GutemaßZerfallslangen von Korrelation/Tail Dependence (relativer) Bias

Multivariate AbhangigkeitIndex GutemaßGemeinsame Schwellwertuberschreitungen (relativer) BiasVariable bedingt auf großskalige Zirkulation (relativer) Bias

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VALUE (2011-2015)

Validierungsexperimentewww.value-cost.eu/validation

I Perfect PredictorPradiktoren/Randwerte aus ERA-Interim Reanalyse

I PseudorealitatPradiktanden aus Regionalmodellen (Gegenwart und Zukunft)

I GCM-PradiktorenPradiktoren/Randwerte aus Globalmodellen

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Maraun et al., Earth’s Future, 2015

VALUE (2011-2015)

Referenzdatenwww.value-cost.eu/data

� gegitterte Daten ohne Registrierung

� gegitterte Daten mit Registrierung

� sub-tagliche Daten

� gegitterte Daten nur fur VALUE-Nutzer

Daten

I 85 ECA-D Stationen;

I entsprechende E-OBSGitterboxen;

I hochwertige gegitterte Datenfur ausgewahlte Regionen;

I stundliche Daten fur EmiliaRomagna.

Variablen

I Temperatur, Niederschlag; anausgewahlten Stationen:Wind, Feuchte, Strahlungradiation.

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Ergebnisse

Hintergrund

VALUE (2011-2015)

Ergebnisse

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Ergebnisse

VALUE Portalwww.value-cost.eu/validationportal

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Ergebnisse Temperatur

ErgebnisseTemperatur

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Ergebnisse Temperatur

Temperatur: Standardabweichungblau: ERA-Interim; rot: Perfect Prog; gelb: MOS; orange: Wettergenerator

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Gutierrez et al., Int. J. Climatol., in prep.

Ergebnisse Niederschlag

ErgebnisseNiederschlag

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Ergebnisse Niederschlag

Niederschlag: Mittelblau: ERA-Interim; rot: Perfect Prog; gelb: MOS; orange: Wettergenerator

Douglas Maraun VALUE April 7, 2016 20 / 25

Gutierrez et al., Int. J. Climatol., in prep.

Ergebnisse Niederschlag

Niederschlagswahrscheinlichkeitblau: ERA-Interim; rot: Perfect Prog; gelb: MOS; orange: Wettergenerator

Douglas Maraun VALUE April 7, 2016 21 / 25

Gutierrez et al., Int. J. Climatol., in prep.

Ergebnisse Niederschlag

Niederschlag: Standardabweichungblau: ERA-Interim; rot: Perfect Prog; gelb: MOS; orange: Wettergenerator

Douglas Maraun VALUE April 7, 2016 22 / 25

Gutierrez et al., Int. J. Climatol., in prep.

Ergebnisse Niederschlag

Niederschlag: Trockenperiodenblau: ERA-Interim; rot: Perfect Prog; gelb: MOS; orange: Wettergenerator

Douglas Maraun VALUE April 7, 2016 23 / 25

Hertig et al., Int. J. Climatol., in prep.

Ergebnisse Niederschlag

Special Issue in Int. J. Climatol.

I Introduction, Maraun et al.I User needs, Roessler et al.I Observational uncertainty, Kotlarski et al.I Sensitivity of gridded data to station density, Herreira et al.I Overall validation, Gutierrez et al.I Temporal validation, Huth et al.I Spatial validation, Widmann et al.I Extreme events, Hertig et al.I Multi-variate validation, Wilcke et al.I Process-based validation, Maraun et al.I Grid/station-scale comparison, Wibig et al.I Sub-daily downscaling, Wibig et al.

Douglas Maraun VALUE April 7, 2016 24 / 25

Ergebnisse Niederschlag

Blick in die Zukunft

VALUEI Experimente 2+3

Post-VALUEDeep Uncertainties: bei welchen Großen sind unsereUnsicherheitsbereiche falsch?I Widerspruche zwischen ModellensemblesI Fehler von GlobalmodellenI Sommerextremniederschlage...

⇒ CCCA-Vernetzungsworkshops in Wien und Graz

Kontakt: douglas.maraun@uni-graz.at

Douglas Maraun VALUE April 7, 2016 25 / 25