DARWIN-OPD: Verbesserung des flächendeckenden Wissens über okkulten Niederschlag und Nieselregen durch fernerkundungsbasierte hybride Modellierung

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Bendix
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455480427

Die Galápagos-Inseln sind vor allem für ihre einzigartige, endemische Biodiversität bekannt. Sie sind als UNESCO-Weltkulturerbe gelistet, aber auch als „Weltkulturerbe in Gefahr”, da der Klimawandel die Inseln bedroht. Aufgrund ihrer vulkanischen Form und der fehlenden Grundwasserspeicher ist der Niederschlag die Hauptquelle für die Wasserversorgung der Ökosysteme, der lokalen Bevölkerung sowie der zunehmenden Zahl von Touristen. Wie sich die Niederschläge im Klimawandel verändern werden, war bisher weitgehend unbekannt, da operationelle Messsysteme bzw. raum-zeitlich hoch aufgelöste Datenquellen fehlen und die Klimaprojektionen noch sehr unsicher sind. In der ersten Phase von DARWIN konnten wir folgende Datenquellen bereitstellen: (1) ein Netzwerk automatischer Wetterstationen, (2) die modellbasierte Galápagos Refined Analysis (GAR) und (3) Teile des fernerkundungsbasierten Galápagos Rainfall Retrieval (GRR). Die retrospektive Analyse der Niederschläge hat gezeigt, dass El Niño und La Niña für die extremen Anomalien verantwortlich zeichnen. Insgesamt zeigt sich aber bei den Niederschlägen eine Zunahme des verfügbaren Niederschlagswassers in wärmeren, El-Niño-artigen Jahren. Allerdings ist derzeit unsicher, wie mögliche Veränderungen der Wolkenwasserinterzeption im feuchten Hochland diese Ergebnisse beeinflussen würden. Erste Ergebnisse lassen erwarten, dass dieser in der kühlen Jahreszeit bedeutende Anteil am Wasserinput zurückgehen könnte. Die entsprechenden Retrievals konnten bisher jedoch noch nicht im GRR-Produkt implementiert werden, da keine qualitativ ausreichenden Trainingsdaten verfügbar waren. Mit der neuen EarthCARE Mission der ESA sind solche Daten aber nun für das Archipel verfügbar. Die Ziele des Fortsetzungsantrags sind es daher (1) das GRR als hybrides Produkt zu finalisieren, mit einer prozessbasierten Modellierung konvektiver Niederschläge und der Ableitung von Wolkenwasserinterzeption (= okkulter Niederschlag) und dem Stratus-basierten Nieselregen mit maschinellen Lernverfahren, sowie (2) mit Hilfe des finalen porzessierten Datensatzes zu klären, wie sich der verfügbare Gesamtniederschlag in lokal wärmeren (El Niño) oder kühleren (La Niña) Situationen verändert. In einer abschließenden Konferenz sollen die Gesamtergebnisse mit WissenschaftlerInnen und Stakeholdern diskutiert werden und das hybride GRR Retrieval dann vor Ort zum kontinuierlichen Monitoring implementiert werden. Dazu soll ferner ein begleitender Nutzerworkshop für GRR wird mit den relevanten Stakeholdern durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen