Climate Change Initiative

6/26/2012
CLIMATE CHANGE INITIATIVE
Kristýna Leimerová
Česká kosmická kancelář, o.p.s.
Climate Change Initiative
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Oficiální název: Global Monitoring of Essential Climate Variables
Element programu Earth Watch
Vznik na základě reportů IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change ) potřeba řešení minimalizace jevů s negativním dopadem na změnu klimatu
IPPC založeno UNEP (United Nations Environment Programme) a WMO (World
Meteorological Organization)
Souvislosti: pro globální studium klimatu ideální data dálkového průzkumu
Země, pro některé oblasti není volně dostupný datový zdroj poskytující dlouhé
časové řady přístupný
1992 – vznik GCOS (Global Climate Observing System)
2003 – ustanoven seznam ECV (Essential Climate Variables) – proměnné, které je
třeba trvale sledovat
Jakým stylem budou tyto proměnné poskytovány uživatelům?
ESA reaguje vytvořením CCI
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
2
1
6/26/2012
Hlavní aktivity programu:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Shromažďování, porovnávání a uchovávání dlouhých časových řad
v distribuovaných archivech ESA
Periodické zpracovávání základních datasetů z každé individuální EO mise a
aplikování nejnovějších algoritmů zpracování a cal/val korekcí
Integrace kalibrovaných datasetů odvozených z individuálních EO misí a senzorů,
tak aby bylo dosaženo nejlepšího možného pokrytí pro každou ECV
Hodnocení trendů a konzistence ECV záznamů v kontextu klimatických modelů
Vývoj vylepšených modelů a algoritmů pro produkci požadovaných proměnných
ze vznikajících zdrojů dat
Fáze:
1 – Konzultace s uživateli a specifikace
2 – Vývoj systému a generování datových produktů
3 – Hodnocení a zpětná vazba
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
3
Essential Climate Variables
•
Na počátku z celkových 21 ECV vybráno 11, v průběhu výběr rozšiřován
OCEÁN
PEVNINA
ATMOSFÉRA
•Sea-level
•Sea Surface Temperature
•Ocean Colour
•Landcover
•Glaciers and Ice Caps
•Fire Disturbance (Burned
Area and Active Fire)
•Cloud
•Aerosol
•Ozone
•Greenhouse
Gasses (CO2, CH4)
•Ice Sheets
•Sea Ice
•Soil Moisture
VYBRANÉ
ZBÝVAJÍCÍ
•Ocean Surface Salinity
•LAI
•fAPAR
•Snow
•Albedo
•Lake Levels
•Biomass
VYBRANÉ NA
ZAČÁTKU
DODATEČNĚ
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
•Upper Air Winds
4
2
6/26/2012
Vstupy + výstupy
•
•
Zdrojová data:
Datové archivy ESA (ERS, Envisat, EarthExplorer, Sentinely), NASA , NOAA, CSA
a další
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Výstupy:
Zpracované datové produkty – ECV
Výsledky kalibrace a validace, metadata
Validační algoritmy
Softwarové balíky pro zpracování dat
Toolboxy
Specifikace pro Globální monitorovací systémy
Dokumentace
Vzdělávací a komunikační materiály
Produkty dostupné na stránkách http://www.esa-cci.org/
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
5
6
3
6/26/2012
•
•
•
V programu CCI je zapojen 15 Evropských zemí
Rozpočet pro roky 2009 – 2014 činil 170 mil. euro – 75 mil. euro pokryto státy
Program prodloužen do roku 2016 – nyní pokryto cca 78 mil. euro
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
7
Cíle: produkce datasetů ECV pro jeden referenční rok z množství dostupných
senzorů, vývoj nových algoritmů pro zpracování těchto dat, validace datových
produktů
Výstupy:
Multispektrální aerosolová optická hloubka a typy aerosolů v rozlišení 10 km AATSR, MERIS a POLDER
Rozlišení 50 km – SCIAMACHY, AATSR + index UV absorbce aerosolů
Profily stratosférického ozonu v rozlišení 2,5° x 10° - GOMOS
Agregované produkty, přizpůsobené konkrétním uživatelským požadavkům –
úroveň 3
Datasety budou poskytovány ve formátu netCDF ve třech úrovních zpracování
Dostupné použité nástroje a algoritmy
ATSR-2 (ERS-2, ESA), AATSR (Envisat, ESA), MERIS (Envisat), POLDER (PARASOL,
CNES), GOME (ERS-2), SCIAMACHY (Envisat), OMI (Aura, NASA), GOME-2 (MetOpA, ESA), AVHRR/3 (NOAA)
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
8
4
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
9
Cíle: tvorba datasetů charakteristik oblačnosti, validace pomocí pozemních
i družicových dat
Výstupy:
Dva datasety s globálním pokrytím – hlavní proměnné vybrány na základě
tříletého výzkumu (2007 - 2009)
• Stupeň pokrytí oblačností, teplota a tlak horní hranice oblačnosti, obsah
vody a ledu v oblačnosti
Data poskytována v měsíčním časovém rozlišení, prostorové rozlišení 0,5°
Ačkoliv synergií dalších senzorů je umožněno hodnocení základních komponent
vlastností oblačností v denním rozlišení
Datasety budou poskytovány ve formátu netCDF ve třech úrovních zpracování
Dostupné rovněž použité nástroje zpracování
Pro každý dataset použita jiná skupina senzorů:
(A)ATSR (Envisat-ESA) – AVHRR (NOAA) – MODIS (Terra-NASA)
(A)ATSR a MERIS (Envisat)
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
10
5
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
11
Greenhouse Gases
Cíle: monitorng a modelování nejvíce rozšířených antropogenních skleníkových
plynů (CO2, CH4)
Výstupy:
Molární koncentrace CO2 a CH4 ze senzorů SCIAMACHY (Envisat) a TANSO
(GOSAT, JAXA+NIES+MOE)
Pro oblast horních vrstev atmosféry budou využity senzory IASI (MetOp-A),
MIPAS (Envisat), ACE-FTS (SCISAT-1, CSA)
Validace produktů bude uskutečněna pomocí dat pozemních sítí TCCON a
NDACC, GAW a AGAGE
Datasety budou poskytovány ve formátu netCDF ve dvou úrovních zpracování
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
12
6
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
13
Cíle: analyzovat potřeby komunit zabývajících se klimatem v oblasti výzkumu ozonu,
přizpůsobit satelitní výstupy jejich potřebám
Výstupy:
Celkové množství ozonu z nadirových UV senzorů zpětného rozptylu
• Časové řady od roku 1995 do současnosti generované z dat GOME, SCIAMACHY,
GOME-2 a OMI
Ozonové profily z nadirových UV senzorů zpětného rozptylu
• Ze senzorů GOME, SCIAMACHY, OMI a GOME-2 pro období minimálně dvou po
sobě jdoucích let
Ozonové profily z hranových (limb) a okultačních senzorů
• Ze senzorů GOMOS, MIPAS, SCIAMACHY, OSIRIS (Odin), SMR (Odin), ACE-TFS
pro období minimálně dvou po sobě jdoucích let
Data budou produkována ve čtyřech úrovních zpracování a ve třech typech (sloupec,
nadirový profil, limb profil)
Formát NetCDF a HDF5
Vertikální rozlišení 1-5 km, horizontální 30-80 km
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
14
7
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
15
Cíle: přispět k mapování ledovců – mapovaní ledovců ve vybraných oblastech,
kde nejsou doposud tato data dostupná a definování konzistentního způsobu
zpracování dat pro monitoring ledovců
Výstupy:
Oblasti ledovců – hranice ledovců ve vektorovém formátu společně
s topografickými atributy (např. průměrná, min. a max. nadmořská výška,
orientace a sklon
Rozdíly nadmořské výšky – rozdíly pro celý ledovec z rozdílů digitálních
výškových modelů, nebo formou časových řad konkrétních měřených bodů
Rychlost povrchu – posuv povrchu ledovce vypočítaný pro vybrané části ledovce
Landsat TM/ETM+, digitální výškové modely ASTER GDEM, SRTM a národní zdroje
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
16
8
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
17
Projekt začal v lednu 2012
Cíle: vznik dlouhodobého konzistentního datasetu mapujícího vývoj
ledovcového štítu
Dynamika ledových štítů má vliv na změnu výšky hladiny moří
Projekt zaměřen pouze na Grónsko, metody využitelné pro Antarktickou oblast
Výstupy:
Změna výšky povrchu (Surface Elevation Change,SEC)
Rychlost pohybu ledu (Ice Velocity ,IV)
Čára odtržení ledovce (Calving Front Location, CFL)
Hranice ledovce na pevnině (Grounding Line Location, GLL)
Data radarové altimetrie a SAR z ESA zdrojů
Pozemní data Dánské geologické služby
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
18
9
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
19
Cíle:
Vývoj a validace algoritmů pro vytvoření globálních produktů z družicových dat z multisenzorových datových archivů
Produkce globálních časových řad využitelné pro klimatický výzkum a modelování
Posílit spolupráci mezi komunitami zabývajícími se výzkumem klimatu a jeho modelováním
Výstupy:
• Koncentrace chlorofylu fytoplanktonu
• Vyzařování vodní plochy
• Koeficient spektrálního útlumu záření procházejícího vodní hladinou
• Celková absorbce
• Celkový zpětný rozptyl
• Absorbce CDOM
• Zpětný rozptyl na částicích
• Absorbce fytoplanktonu
Data budou poskytována ve formátu NetCDF
Požadované horizontální rozlišení 1 km, cyklus pozorování 1 den
MERIS, MODIS, SeaWiFS (SeaStar, NASA)
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
20
10
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
21
Projekt začal v prosinci 2011
Cíle: poskytování časových řad koncentrace a tloušťky ledu – mořský led ubývá
rychleji než předvídaly modely zemského systému pro poslední IPCC zprávu
Výstupy:
Koncentrace ledu
• Oblast Arktidy a Antarktidy
• Časová řada od roku 1979
• Pasivní mikrovlnná data
• ASAR, TPM
Tloušťka ledu
• Oblast Arktidy
• Časová řada od roku 1993
• Radarová altimetrie
• RA (ERS, Envisat), validace rozptyloměr ASCAT (MetOp, EUMETSAT)
Validace pomocí pozemních i družicových dat
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
22
11
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
23
Sea Surface Temperature
Cíle: vývoj a validace algoritmů na zpracování dat multi-senzorových datových
archivů, generování a validace datasetů pro klimatický výzkum a modelování
Výstupy:
Časová řada teplot mořského povrchu – 1991 - 2010
Data budou poskytována ve čtyřech úrovních zpracování
Data budou poskytována ve formátu NetCDF
Prostorové rozlišení 0,05° - 0,25°, 1 - 4 km
Přesnost 0,1°C
ASTR-1,ASTR-2, AASTR, AVHRR (NOAA), SEVIRI (MSG) AMSR-E (Aqua, NASA), TMI
(TRMM, NASA)
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
24
12
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
25
Hladina moře je brána jako ukazatel variability klimatu
V současné době je k dispozici časová řada 20 let konstantního měření hladiny všech
oceánů
S využitím altimetrických dat je průměrná výška hladiny počítána kontinuálně od roku
1993
Cíle: vývoj a validace nových algoritmů zpracování družicových dat, vytváření nových
datasetů a jejich validace, zohlednění zpětné vazby uživatelských komunit, vývoj
systému pro budoucí produkci těchto dat
Výstupy:
Verze 0: výšky hladiny, existující algoritmy
Verze1: výšky hladiny, nově vyvinuté algoritmy
Průměrná výška hladiny (Mean Sea Surface, MSL), Anomálie výšky hladiny (Sea Level
Anomaly, SLA)
Prostorové rozlišení 6 - 7 km, měsíčně 1 produkt
Data budou poskytovány ve formátu NetCDF
ERS-1, ERS-2, Envisat
TOPEX/Poseidon (CNES, NASA), Jason-1, Jason-2, Geosat-Follow-On (US Navy)
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
26
13
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
27
Cíle:
Analýza a specifikace požadavků pro vývoj algoritmů pro zpracování dat
spálených ploch
Porovnání a výběr nejvhodnějších algoritmů
Vývoj systému pro produkci datasetů
Validace a hodnocení produktů
Výstupy:
Časová řada spálených ploch v letech 1995-2010 pro 10 zájmových oblastí o
celkové ploše 250 000 km²
Spálené plochy v globálním pokrytí pro roky 1999, 2000, 2002, 2003 a 2005
Data poskytována ve formátu NetCDF
Prostorové rozlišení 0,5° x 0,5°, časové rozlišení 15 dní
ATSR-2, VEGETATION (SPOT), MERIS
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
28
14
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
29
Cíle: vývoj algoritmů pro generování globálního datasetu, vývoj systému
pro poskytování těchto produktů
Výstupy:
Landcover
• Pro roky 2000, 2005, 2010
• Prostorové rozlišení 300 m (r. 2005, 2010), 1 km (r. 2000)
• Data poskytována ve formátu NetCDF, GeoTIFF
• MERIS FR, MERIS RR a SPOT-VGT
Odrazivost povrchu
• Pro roky 2003 – 2012, 300 m
• NetCDF
• MERIS, SPOT-VGT (možné rozšíření o časovou řadu 1998 - 2002), AASTR
Validace daty GlobCover a odvozených produktů z pozorování senzoru MODIS
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
30
15
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
31
Projekt začal v lednu 2012
Cíle: produkce kompletního a konzistentního záznamu půdní vlhkosti v globálním
pokrytí z dat mikrovlnného snímání
• Analýza potřeb komunity zabývající se výzkumem vlhkosti půdy
• Přizpůsobení výstupů družicových pozorování těmto požadavkům
• Vytvoření dlouhodobých časových řad vlhkosti půdy
Výstupy:
• Produkty z dat aktivního snímání (1991 - 2010)
• Produkty z dat pasivního snímání (1978 - 2010)
• Produkty vytvořené spojením obou datových zdrojů
Specifikace datových výstupů bude vydána v říjnu 2012
Data poskytována ve formátu NetCDF
C pásmové rozptyloměry – ERS-1/2, MetOp
Multi frekvenční radiometry – SMMR (Nimbus-7, NASA), SSM/I (DMSP, NASA), TMI
(TRMM, NASA, NASDA), AMSR-E (Aqua, NASA), Windsat (Coriolis, NRL)
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
32
16
6/26/2012
27. června
2012
•
•
•
•
•
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
33
Climate Modelling User Group
Cíle:
Podpora integrace v rámci programu CCI
• Prostřednictvím zpracování požadavků a hodnocení uživatelů (komunita
zabývající se modelováním klimatu)
• Prostřednictvím odezvy z pohledu klimatického systémů
Podpora využívání globálních dat komunitou zabývající se modelováním
klimatických změn
• Podporou využívání dat specialisty zabývajícími se modelováním klimatu
• Partnerstvím s existujícími výzkumnými organizacemi
Hodnocení kvality a dopadu individuálních i kombinovaných datových produktů
• Hodnocení využitelnosti produktů v klimatologických aplikacích
• Kvantifikací přesnosti výstupů z modelů
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
34
17
6/26/2012
•
•
•
•
•
•
Hlavní aktivity:
Definování vědeckých požadavků odvozených od GCOS
Poskytování zpětné vazby CCI projektům
Hodnocení produkovaných dat
Zaměření na konzistentnost výstupů jednotlivých projektů
Interakce s iniciativami zabývajícími se modelováním
27. června
2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
35
Děkuji za pozornost
Kristýna Leimerová
[email protected]
Mob.: +420 733 695 367
Česká kosmická kancelář, o.p.s.
Prvního pluku 17
186 00 Praha 8
Tel.: +420 224 918 288
www.czechspace.cz
27. června 2012
Česko-slovenský FP7 SPACE infoden + GMES a klimatické změny
36
18