The “Destination Earth” (DestinE) initiative from the EU Commission started in 2022 and is an important part of Europe's Green Deal and Digital Strategy. By 2030, DestinE aims to create a high-resolution digital model of the Earth to support climate change adaptation policies and decision-making for reducing the impacts of extremes. Numerous European authorities, climate research institutions and supercomputing centers are involved in the project. Alfred Wegener Institute is participating in DestinE with its ocean model FESOM, which efficiently simulates ocean currents and sea ice and can selectively depict individual key regions in a higher resolution.
Ende März 2022 gab die Europäische Kommission den Startschuss für die Initiative „Destination Earth“, die zur Bekämpfung des Klimawandels und zum Schutz der Natur beitragen soll. Ziel des Programms ist die Entwicklung eines hochauflösenden, digitalen Modells der Erde. Dieses soll dabei helfen, menschliche Aktivitäten und natürliche Phänomene zu überwachen, Prognosen – etwa für das Klima der Zukunft – zu erstellen und mögliche Maßnahmen und Szenarien für eine nachhaltigere Entwicklung zu testen.
In der ersten Projektphase bauen die Partner bis Mitte 2024 die drei zentralen Säulen von Destination Earth auf. Die Europäische Weltraumorganisation ESA ist für die Entwicklung der Kerndienstplattform zuständig, über die User auf Daten, Dienste und Anwendungstools zugreifen können. Die Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten EUMETSAT betreibt den „Data Lake“, den zentralen Speicherraum für alle relevanten Datensätze – neue und bereits vorhandene, wie etwa die Daten aus dem Erdbeobachtungsprogramm Copernicus. Das Europäische Zentrum für Mittelfristige Wettervorhersage EZMW verantwortet die Entwicklung von zunächst zwei „digitalen Zwillingen“, mit denen bestimmte Bereiche des Erdsystems modelliert werden sollen. Beim Modell für wetterbedingte und geophysikalische Gefahren wird der Fokus auf Extremwetterereignissen wie Überschwemmungen, Dürren und Hitzewellen sowie geologischen Phänomenen wie Erdbeben, Vulkanausbrüchen und Tsunamis liegen.
Der zweite „Zwilling“ hat die Anpassung an den Klimawandel zum Schwerpunkt. Ähnlich wie bei klassischen Klimamodellen können damit unter anderem Zukunftsprognosen für verschiedene Emissionspfade von Treibhausgasen berechnet und Maßnahmen zum Klimaschutz getestet werden. Diese Aufgabe hatte das verantwortliche ECMWF kürzlich öffentlich ausgeschrieben. Den Zuschlag erhielt nun das staatliche CSC – IT Center for Science aus Finnland gemeinsam mit 12 Partnerinstitutionen – darunter das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Im Konsortium vereint sind neben führenden europäischen Institutionen aus der Klimaforschung und der Erdsystemmodellierung auch die schnellsten Supercomputer Europas – wie der LUMI (Large Unified Modern Infrastructure) im finnischen Kajaani und der 2023 in Betrieb gehende MareNostrum 5 in Barcelona.
Das AWI beteiligt sich unter anderem mit seinem bewährten Ozeanmodell FESOM (Finite-Element/volumE Sea ice-Ocean Model), das unter anderem Meeresströmungen und Meereis simuliert. „Der digitale Zwilling, den wir gemeinsam im Rahmen von Destination Earth entwickeln werden, soll als eine wesentliche Innovation globale Klimasimulationen mit einer bisher unerreichten Auflösung von unter 5 Kilometern ermöglichen, in der wichtige Klimaprozesse explizit berechnet werden können,“ erklärt Prof. Thomas Jung, Leiter der Abteilung Klimadynamik und stellvertretender Direktor des AWI. „Damit das funktioniert, brauchen wir neben den exzellenten Supercomputern Europas auch moderne Modellierungsansätze. Die Stärke von FESOM ist dabei seine Skalierbarkeit und Flexibilität.“ Denn anders als viele andere Ozeanmodelle verwendet FESOM keine regelmäßigen, sondern unstrukturierte Gitter. Man kann somit die Gitterelemente gezielt kleiner ziehen und damit bestimmte dynamische aktive Gebiete genauer auflösen – zum Beispiel einzelne Meeresströmungen.
„DestinE wird unsere Fähigkeit stark verbessern, die Folgen der globalen Erwärmung vorherzusehen. Es wird Europa auch an die Spitze der Bemühungen stellen, zu erforschen, wie Informationstechnologien die Menschen in neue digitale Landschaften eintauchen lassen können – um so den Klimawandel und dessen Folgen greifbarer zu machen.“, sagt Thomas Jung.
Bis 2030 sollen weitere „Digitale Zwillinge“ – unter anderem zur Biodiversität – entwickelt und dann zu einer vollständigen digitalen Replik der Erde gekoppelt werden.