Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

CHELSA

CHELSA (Climatologies at high resolution for the earth’s land surface areas) ist ein hochaufgelöster Klimadatensatz für die globale Landfläche. Er wird von der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL gehostet und erfreut sich grosser Nachfrage unter Ökologen, die sich für die Verbreitung von Spezies interessieren. Die monatlich aktualisierten Temperatur- und Niederschlagsdaten helfen unter anderem dabei, die Lebensbedingungen von Arten zu modellieren.

Die graphische Abbildung zeigt die mit CHELSA errechneten Niederschlagsmuster in der komplizierten Topographie von Bhutan (Landesgrenzen in Schwarz). Der meiste Niederschlag fällt während des Südwestmonsuns im Sommer, wenn feuchte Luftmassen am Himalaya-Gebirge aufsteigen. Während andere Modelle die grossräumigen Muster auch gut abbilden, zeigt das CHELSA-Modell auf kleinerer Skala seine Stärke. Es sagt die real beobachtete Wolkenverteilung, nämlich wenig Wolken in den abgeschotteten Bergtälern, viele an den windexponierten Südflanken, korrekt vorher. (Grafik: D. Karger et al., 2017)
Grafik 1: Mit CHELSA errechnete Niederschlagsmuster in der komplizierten Topographie von Bhutan (Landesgrenzen in Schwarz). Der meiste Niederschlag fällt während des Südwestmonsuns im Sommer, wenn feuchte Luftmassen am Himalaya-Gebirge aufsteigen. Während andere Modelle die grossräumigen Muster auch gut abbilden, zeigt das CHELSA-Modell auf kleinerer Skala seine Stärke. Es sagt die real beobachtete Wolkenverteilung, nämlich wenig Wolken in den abgeschotteten Bergtälern, viele an den windexponierten Südflanken, korrekt vorher. (Grafik: D.N. Karger et al., 2017)
Die vier Karten zeigen Verbreitungsmodelle der trockenliebenden Pflanze Französischer Tragant (Astragalus monspessulanus), errechnet mit Klimadaten von WorldClim (oben) und CHELSA (unten). Die grünen Punkte zeigen die tatsächlichen Vorkommen. Der Kreis zeigt das trockene Rhonetal, wo WorldClim die Niederschläge überschätzt und damit die Verbreitung der Pflanze nicht korrekt vorhersagt. (Grafik: D. Karger et al., 2017)
Grafik 2: Verbreitungsmodelle der trockenliebenden Pflanze Französischer Tragant (Astragalus monspessulanus), errechnet mit Klimadaten von WorldClim (a,b) und CHELSA (c,d). Die grünen Punkte zeigen die tatsächlichen Vorkommen. Der Kreis zeigt das trockene Rheintal, wo WorldClim die Niederschläge überschätzt und damit die Verbreitung der Pflanze nicht korrekt vorhersagt. (Grafik: D.N. Karger et al., 2017)

Um Lebewesen untersuchen zu können, benötigen Ökologinnen und Ökologen möglichst präzise Daten über die Klimabedingungen in den jeweiligen Ökosystemen. Aus der zeitlichen und räumlichen Verteilung von Temperatur und Niederschlag können sie auf lokale Lebensräume (Nischen), Vegetationsperioden oder die Verbreitung von Tier- und Pflanzenarten schliessen. Kleine Fehler in den Klimamodellen können rasch zu grossen Abweichungen führen, was die Modellierung von ökologischen Veränderungen erschwert.

Eine Verbesserung der Klimainformationen ist deshalb wünschenswert, insbesondere für Regionen mit geringer Dichte an Meteostationen, etwa Gebirge oder Regenwälder. Mit CHELSA bieten WSL-Forschende und Kollegen nun eine Lösung an, die unter Ökologinnen und Ökologen rasch populär geworden ist, wie die steigenden Download-Zahlen belegen.

CHELSA löst das Problem der ungleichen Verteilung von Meteostationen, indem es einen weltweiten, ständig aktualisierten Klimadatensatz (ERA-interim = globaler Re-Analyse Modell Datensatz) von grober auf feine Auflösung statistisch skaliert (auf ca. 1km2 Rastergrösse). Damit liefert das Modell weltweite, monatliche Zeitreihen für Temperaturen und Niederschlag für die Periode von 1979 bis 2013. Ebenso wird das Modell mittlerweile auf Zukunftszenarien, sowie auf Paleo Klimamodele angewendet und liefert somit Daten für die nächsten 100, und die letzten 21‘000 Jahre.

Tests zeigen auf, dass CHELSA verlässlichere Muster der Klimadaten generiert als die bislang üblichen Interpolationen, die von Klimastationsdaten ausgehen – vor allem in Gebirgsgegenden und in Gegenden mit geringer Stationsdichte (siehe Publikation). Insbesondere die Vorhersagen der Niederschlagsmuster sind besser als bei anderen Modellen.

Für das Hosting sind Dr. Dirk N. Karger und Prof. Dr. Niklaus E. Zimmermann von der WSL verantwortlich. Die Methode wurde in Zusammenarbeit mit den Universitäten Hamburg (Jürgen Böhner, O. Conrad, T. Kawohl), Zürich (M. Kessler, H.P. Linder) und Göttingen (H. Kreft) entwickelt.

Anzahl Web-Visits auf chelsa-climate.org seit 2016. Die Downloads nehmen zu und es werden zunehmend grosse Datenmengen heruntergeladen.

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