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ISI-MIP – The Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project

10.08.2021

Hintergrund und Ziele

Im Rahmen von ISI-MIP soll ein sektoren- und maßstabsübergreifender, konsistenter Datensatz zu Klimaauswirkungen erarbeitet und bereitgestellt werden. Dies dient als Grundlage für die Bewertung und Optimierung von Modellen und ermöglicht einer verbesserte Einschätzung der biophysikalischen und sozioökonomischen Auswirkungen des Klimawandels auf den verschiedenen Ebenen der globalen Erwärmung. Ebenfalls bietet es eine einzigartige Gelegenheit für sektorübergreifende Integration.

Dies beinhaltet die Bereitstellung von Inputdaten durch eine zentrale Datenbank (die Datensätze werden in enger Zusammenarbeit mit allen Beteiligten zusammengetragen), die Verwaltung eines Ausgangsdaten-Archiv, und die Sicherstellung der Kohärenz für Sektoren und Maßstäbe bezüglich der Daten-, Format- und Modellierungsprotokolle.

ISI-MIP ist ein gemeinschaftlich gelenktes Modellierungsvorhaben mit dem Ziel, globale Folgenabschätzungen sektorenübergreifend bereitzustellen. Dies geschieht mittels Szenarien auf Grundlage der „Representative Concentration Pathways“ (RCPs) und „Shared Socio-Economic Pathways“ (SSPs). Basierend auf diesen gemeinsamen Hintergrundszenarien wird eine quantitative Abschätzung der Auswirkungen mit Hinblick auf politik- und gesellschafsrelevante Belange, sowie Ungewissheiten für verschiedene Sektoren von mehreren Wirkungsmodellen abgeleitet.

ISI-MIP wurde im Jahr 2012 mit dem ISI-MIP Fast Track ins Leben gerufen, welches über 30 Wirkungsmodelle zusammengeführt hat und im Januar 2013 zu einem erfolgreichen Abschluss kam. Basierend auf CMIP5 GCM-Simulationen lag der Schwerpunkt dieser ersten Phase auf der Erstellung von Projektionen zur globalen Auswirkung auf mehrere betroffene Sektoren (Landwirtschaft, Wasser, Biome, Malaria und Küsteninfrastruktur). Die Ergebnisse wurden vielfach im fünften Sachstandsbericht des ⁠IPCC⁠ zitiert.

ISI-MIP2 startete im Mai 2013 und umfasst zusätzliche Sektoren (⁠Permafrost⁠, Energie und Fischerei) und beinhaltet ebenfalls regionale Modelle. Mit über 100 Wirkungsmodellen die sich für die Teilnahme registrierten, haben die Simulationen nun begonnen. Im Rahmen von ISI-MIP2 wurden die Szenarien so gewählt, dass sie eine Bewertung der Darstellung der Auswirkungen von extremen Wetterereignissen ermöglichen, was wiederum als Grundlage für die Modellverbesserung verwendet werden soll.

Während in der ISI-MIP Fast Track Phase nur globale Wirkungsmodelle verwendet wurden, wird ISI-MIP2 sowohl globale als auch regionale Modellierungen zusammenbringen. Ein einheitliches Paket von Schwerpunktregionen wird einen Vergleich zwischen den globalen und regionalen (d.h. subglobal) Modellen ermöglichen, sowie auch die Integration der regionalen Auswirkungen von verschiedene Sektoren.

Laufzeit

Januar 2012 bis Januar 2017

Untersuchungsregion/-raum

Land
  • weltweit

Schritte im Prozess zur Anpassung an den Klimawandel

Schritt 1: Klimawandel verstehen und beschreiben

Ansatz und Ergebnisse 

Atmosphärische ⁠CO2⁠-Konzentrationen wurden entsprechend der vier representative concentration pathways (RCPs) vorgegeben, welche auch für die general circulation models (GCMs) innerhalb der fünften und letzten Phase des Climate Model Intercomparison Project (CMIP5) verwendet wurden. Um die damit verbundenen Klimainformationen für ISI-MIP bereitzustellen, wurden fünf der CMIP5 GCMs ausgewählt, um die Spannweite der mittleren globalen Temperaturänderung und die relativen Niederschlagsänderungen so gut wie möglich zu umreißen, wenn auch mit begrenzt verfügbaren Daten des CMIP5 Archivs während dieser Projektphase.

Der ISI-MIP Klimadatensatz umfasst den Zeitraum von 1960 bis 2099 auf einem horizontalen Gitter mit 0,5 ° x 0,5 ° Auflösung; soweit erforderlich, wurden Klimamodelldaten räumlich interpoliert. Die Daten wurden Bias-korrigiert, um langfristige statistische Übereinstimmung mit beobachteten Antriebsdaten für den Zeitraum 1960-1999 zu gewährleisten. Prognostizierte absolute Trends der Temperaturentwicklung und relative Trends der Niederschlagsentwicklung sowie alle anderen Variablen wurden mittels Bias-Korrekturverfahren erhalten, welches speziell für dieses Projekt entwickelt wurde. Erhaltung der Temperaturtrends in jeder Gitterzelle bedeutet auch, dass der globale Erwärmungstrend und damit insbesondere die Klimasensitivität des GCMs, beibehalten werden.

Von den 20 Kombinationen der vier RCPs und fünf GCMs, zeigten drei Kombinationen mit dem höchsten Konzentrations-⁠Szenario⁠ RCP8.5, im Jahr 2099 eine globale Durchschnittstemperatur von mehr als 4 °C über der heutigen (1980 bis 2010). Zu beachten ist, dass der Referenzzeitraum 1980 bis 2010 auch als Grundlage für die Quantifizierung der zukünftigen ⁠Klimafolgen⁠ ausgewählt wurde. Diese Basisperiode ist ~0.7 °C wärmer als vorindustrielle Bedingungen. 16 der GCM-RCP-Kombinationen übersteigen den Zeitraum 1980 bis 2010 mit 1,3 °C Erwärmung, was der international anerkannten Schwelle von 2 °C über dem vorindustriellen Niveau entspricht. Um die prognostizierte Entwicklung des durchschnittlichen Landniederschlags zu veranschaulichen, wurden Änderungen in Relation zum Bezugszeitraum entsprechend der globalen Durchschnittstemperatur quantifiziert. Beide Größen wurden mit einen 30-jährigen gleitenden Mittel gefiltert.

Parameter (Klimasignale)
  • Veränderte Niederschlagsmuster
  • Höhere mittlere Temperaturen
Weitere Parameter 

alle Parameter der Klimamodelle

Weitere Zeitangaben 

gleitendes Mittel über 30 Jahre

Schritt 2a: Risiken erkennen und bewerten (Klimafolgen/-wirkungen)

Analyseansatz 

Globale Wirkungsmodelle aus fünf verschiedenen Sektoren waren bei ISI- MIP Fast Track beteiligt: Wasser, Landwirtschaft, Biome, Küsteninfrastruktur und Malaria als Beispiel für Auswirkungen auf die Gesundheit. Die landwirtschaftliche Komponente von ISI-MIP wurde unter dem Dach des „Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project“ (AgMIP) koordiniert. Eine Komponente des ISI-MIP war ebenfalls Teil des AgMIP.

Jedes Wirkungsmodell wurde von einem alltäglichen, gerasterten Klimadatensatz betrieben und lieferte täglich bis monatlich Ergebnisse in Form einer sektorspezifischen Reihe gemeinsamer Ausgangsvariablen. Die Angleichung der jeweiligen Modelle wurde begrenzt durch die eingegebenen Klimadatensätze und  gegebenenfalls die sozioökonomischen Daten (Bevölkerung und Bruttoinlandsprodukt, BIP). Zusätzliche Eingabedaten wurden gemäß den Standardeinstellungen des jeweiligen Modells ausgewählt, um ein repräsentatives Bild der ⁠Unsicherheit⁠ über die Modelle mit nativen Einstellungen zu gewinnen.

Das ⁠Szenario⁠ des ISI-MIP Fast Track wurde entwickelt, um die Unsicherheit der Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedenen Ebenen der globalen Erwärmung zu quantifizieren, sowohl für die Klimamodelle als auch für die Wirkungsmodelle. Die Liste der ausgewählten Szenarien repräsentiert ein Gleichgewicht zwischen der Gewährleistung einer Harmonisierung der verschiedenen Sektoren und der Aufdeckung der sektorspezifischen Modellierungsunsicherheiten.

Schritt 3: Maßnahmen entwickeln und vergleichen

Zeithorizont
  • 2011–2040 (nahe Zukunft)
  • 2021–2050 (nahe Zukunft)
  • 2036–2065
  • 2051–2080 (ferne Zukunft)
  • 2071–2100 (ferne Zukunft)

Wer war oder ist beteiligt?

Förderung / Finanzierung 

Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK)

Projektleitung 

Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK)

Beteiligte/Partner 

⁠IPCC⁠ Working Groups II and III;

IIASA – International Institute for Applied Systems Analysis;

Climate Service Center 2.0;

In ISI-MIP2 sind über 130 Institute in über 90 Städten beteiligt.

Ansprechpartner

PIK - Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung
Telegraphenberg A 31
14473 Potsdam

Links

  • ISI-MIP
Artikel:

Handlungsfelder:
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Quelladresse (zuletzt bearbeitet am 20.12.2022):https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/werkzeuge-der-anpassung/projektkatalog/isi-mip-the-inter-sectoral-impact-model