Bis zur Mitte des Jahrhunderts werden viele Teile der Vereinigten Staaten längere Sommer mit extremeren Hitzeereignissen erleben. Während brütend heiße Tage unangenehm sind, können sie für einige Haushalte gefährlich werden, insbesondere für solche ohne Klimaanlage. Intensive Hitze, stärkere Stürme, ausgedehnte Dürren – der Klimawandel stellt Gemeinden im ganzen Land in den kommenden Jahrzehnten vor eine beeindruckende Liste von Gefahren.
Die Notwendigkeit, diese Risiken zu planen, ist klar: Widerstandsfähigere Systeme verhindern Todesfälle, verbessern die Gesundheit und minimieren Verluste durch beschädigte Infrastruktur. Die Lücke zwischen globalen Klimatrends und gezielten Resilienzmaßnahmen zu schließen, ist jedoch nicht unbedingt einfach.
Daten, die den Entscheidungsprozess vorantreiben
Ein neues, öffentlich verfügbares Tool, das Klimarisiko- und Resilienzportal (ClimRR), bietet einen Einblick in die Auswirkungen zukünftiger klimatischer Realitäten auf US-Städte und -Gemeinden. Planer und Entscheidungsträger können über das kostenlose Portal kartenbasierte Analysen erhalten, die auf Peer-Review-Klimadaten basieren. Das Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) hat dieses Tool mit finanzieller Unterstützung des Telekommunikationsunternehmens AT&T und der US Federal Emergency Management Agency (FEMA) entwickelt.
ClimRR wandelt komplexe, große Klimadatensätze in lokale Berichte um, die ein nicht-technisches Publikum verstehen und für zahlreiche Zwecke anwenden kann. In globalen Computerklimamodellen repräsentiert ein einzelner Punkt 100 Quadratkilometer (62 Quadratmeilen) oder mehr. Bei dieser groben Auflösung ist es zum Beispiel sehr schwierig, Extreme bei Niederschlag oder Wind zu betrachten, die auf kleineren Skalen auftreten. Infrastrukturentscheidungen erfordern auch Informationen über sich entwickelnde Klimatrends auf räumlicher Ebene, in der Regel mehrere zehn Kilometer.
Dieses neue, öffentlich verfügbare Tool wandelt komplexe Klimadaten in lokale Berichte um, die auch von Laien verstanden werden können.
Das Tool kann auch auf Grundstücke mit einer Größe von nur 12 Quadratkilometern (7,5 Quadratmeilen) zoomen, und das Argonne-Team plant, in den nächsten Jahren noch feinere räumliche Auflösungen bereitzustellen. Derzeit können Benutzer Klimavariablen analysieren, darunter Durchschnittstemperaturen, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und Gradtage – ein Maß für den Heiz- und Kühlbedarf. Nächstes Jahr wird das Portal Prognosen zu Binnen- und Küstenüberschwemmungen, Dürren und Waldbränden enthalten.
Die Notwendigkeit eines neuen Tools ergab sich aus der brutalen Hurrikansaison 2017. Die Hurrikane Harvey, Irma und Maria machten es neben anderen klimabedingten Ereignissen zum bisher teuersten Jahr für US-Katastrophen. Da wertvolle Infrastruktur und Konnektivität für Millionen von Menschen auf dem Spiel stehen, erkannte AT&T, dass die Stärkung des eigenen Netzwerks keine Rolle spielen würde, wenn beispielsweise das Stromnetz, das seine Kommunikationstürme mit Strom versorgt, zusammenbricht. „Resilienz kann nicht in einem Vakuum aufgebaut werden“, sagte Charlene Lake, Chief Sustainability Officer und SVP-Corporate Social Responsibility bei AT&T, als ClimRR im November 2022 angekündigt wurde. „Unsere Welt ist voneinander abhängig. Wir möchten, dass andere Organisationen und Gemeinschaften dies sehen wo sie potenziell anfällig für den Klimawandel sind, und Schritte unternehmen, um widerstandsfähig zu werden.“ AT&T beauftragte das Argonne Center for Climate Resilience and Decision Science mit der Unterstützung seiner Anpassungsbemühungen, und das Projekt begann.
Ein integriertes Tool, das neue Möglichkeiten eröffnet
Obwohl öffentliche Klimadatensätze existieren, verfügen nur wenige Organisationen über das Fachwissen und die Rechenleistung, um sie auf regionaler oder lokaler Ebene zu verwenden. Argonne-Wissenschaftler verwendeten eine Methode namens dynamisches Downscaling, um regionale Vorhersagen mit globalen Klimamodellen zu integrieren. Ein alternativer Ansatz, das statistische Herunterskalieren, basiert zukünftige Vorhersagen auf historischen Klima- und Wetterdaten. Dynamisches Herunterskalieren unterstützt diesen Prozess mit demselben Prozess, der zum Generieren von Wettervorhersagen verwendet wird, wodurch stärkere Schätzungen und ein breiteres Spektrum an Klimavariablen ermöglicht werden.
Das Argonne Center for Climate Resilience and Decision Science modelliert die atmosphärische Physik. Mehr Menschen tun dies nicht, weil die Rechenlast immens ist, aber Argonne hat einige der leistungsstärksten Computer der Welt. Unter Verwendung der Argonne Leadership Computing Facility, einer Benutzereinrichtung des DOE Office of Science, validierten die Forscher zunächst das ClimRR-Modell, indem sie rückblickend zurückblickten oder Bedingungen in der Vergangenheit vorhersagen ließen und diese Vorhersagen mit den historischen Aufzeichnungen verglichen. Dadurch konnte das Team sehen, wo die Modellvorhersagen näher an den Beobachtungen der realen Welt lagen und wo sie nicht übereinstimmten, sodass das Team Vertrauen in die Modellberechnungen entwickeln konnte. Anschließend nutzten sie das Modell, um durchschnittliche Bedingungen von 2045 bis 2054 unter verschiedenen Szenarien für Treibhausgasemissionen zu projizieren.
Klimaprojektionen in ClimRR können mit Community- und Infrastrukturinformationen aus dem Resilience Analysis and Planning Tool der FEMA überlagert werden (RAPT). Die Kombination beleuchtet lokale Klimarisiken im Kontext bestehender Gemeinschaften, wie z. B. den Standort gefährdeter Bevölkerungsgruppen und kritischer Infrastruktur.
In Philadelphia, Pennsylvania, sagt ClimRR zum Beispiel voraus, dass die durchschnittlichen Jahrestemperaturen je nach Emissionstrend etwa 3,5 bis 4 Grad Fahrenheit höher sein werden. Wie in einem Beispiel beschrieben Anwendungsfallkönnen Benutzer sozioökonomische Informationen auf der Heatmap einblenden. Planer können sehen, wo es viele Menschen gibt, die möglicherweise überproportional von extremer Hitze betroffen sind, z. B. Personen über 65. Die Daten können auch in andere Geoanalysesysteme exportiert und mit anderen Datenschichten kombiniert werden, z. B. ob Häuser Luft haben Klimatisierung oder wo ein größerer Teil der Bevölkerung aufgrund des Besitzes eines Autos und der Entfernung zu Fuß Schwierigkeiten haben könnte, Kühlzentren zu erreichen.
Dieses neue Tool bietet bundesweit viele weitere Analysemöglichkeiten. Beispielsweise könnten Stammes- und Ureinwohnergemeinschaften Alaskas ClimRR verwenden, um zu untersuchen, wie Temperaturänderungen Risiken für natürliche Ressourcen darstellen. Die Einführung von Daten zu Waldbränden und Überschwemmungen im Jahr 2023 wird Notfallorganisationen neue Möglichkeiten eröffnen, Ressourcen zuzuweisen und sich auf Worst-Case-Szenarien vorzubereiten.