ERA5: Was ist eine Klima-Reanalyse?

Eine Reanalyse ist keine Stationsaufzeichnung, und sie ist auch keine Simulation. Sie ist beides zusammen: Man nimmt ein modernes Wettervorhersagemodell und lässt es die gesamte Vergangenheit noch einmal durchlaufen, wobei ihm bei jedem Zeitschritt alle zu diesem Datum verfügbaren Beobachtungen eingespeist werden — Bodenstationen, Bojen, Schiffe, Radiosonden, Flugzeuge und ab den 1970er Jahren Satelliten.

Das Modell sorgt für physikalische Konsistenz und füllt die Lücken; die Beobachtungen ziehen es fortwährend zu dem zurück, was tatsächlich gemessen wurde. Das Ergebnis ist ein vollständiges Gitter ohne jede Lücke, dort wo Stationsnetze ganze Kontinente nahezu leer lassen.

Das Wort „Analyse" stammt aus der Meteorologie: So heißt der rekonstruierte Anfangszustand vor jeder Vorhersage. „Re-Analyse" bedeutet, dass alle diese vergangenen Analysen in einem Zug neu gerechnet wurden, mit ein und derselben Modellversion — und dieser letzte Punkt macht den Wert der Übung aus.

Operationelle Wettermodelle werden fortlaufend verbessert. Stapelte man die über Jahrzehnte erzeugten Analysen, würde jede Verbesserung zu einem künstlichen Sprung in der Reihe — und ein Sprung ist von einer Klimaänderung nicht zu unterscheiden.

Indem die gesamte Vergangenheit mit einer eingefrorenen Version neu durchgerechnet wird, beseitigt eine Reanalyse diese Quelle falscher Trends. Das ist es, was den Vergleich von 1950 mit 2020 erlaubt, ohne dass der Vergleich vor allem den Fortschritt der Modellierung abbildet.

Vollkommen ist die Konsistenz deswegen nicht: Menge und Qualität der Beobachtungen haben sich selbst enorm verändert. Die Satellitenära ist weit besser eingegrenzt als die 1940er Jahre, und polare oder ozeanische Regionen am Anfang des Zeitraums stützen sich stärker auf das Modell als auf die Messung.

Zwei Zahlen kursieren, und beide stimmen. Die NATIVE Auflösung des Modells, das ERA5 erzeugt, liegt bei etwa 31 Kilometern; das Archiv selbst wird auf einem regelmäßigen Gitter von 0,25° ausgeliefert, also rund 28 Kilometern, und dieses Gitter fragt diese Seite ab. Zu merken ist die Größenordnung: einige Dutzend Kilometer.

Jede Zelle trägt einen einzigen Wert, der den Mittelwert über diese Fläche darstellt — nicht den Wert im Zentrum und nicht den eines bestimmten Punktes.

Die Folgen sind konkret. Zwei zwanzig Kilometer voneinander entfernte Städte fallen oft in dieselbe Zelle und teilen sich damit exakt dieselben Daten. Ausgeprägtes Relief wird geglättet: Ein Tal und der Grat darüber werden zusammen gemittelt, obwohl ihr Klima nicht dasselbe ist. Eine städtische Wärmeinsel, die sich über wenige Kilometer abspielt, erscheint gar nicht.

Deshalb nennt diese Seite keinen Unterschied zwischen zwei Städten unterhalb eines halben Grades: Unter dieser Schwelle liest man die Auflösung des Gitters, nicht einen Klimaunterschied.

ERA5 ist hervorragend für Mittelwerte, Summen, lange Trends und den Vergleich zwischen Weltregionen. Für diese Zwecke haben seine homogene Abdeckung und seine zeitliche Tiefe kein öffentliches Gegenstück.

Es ist dagegen das falsche Werkzeug für ein Mikroklima, für ein sehr lokales Extrem oder für jede Verwendung, die Daten einer benannten Station verlangt — ein Vertrag, der „die Station des Flughafens X" nennt, braucht diese Station und nicht einen Zellmittelwert. Die auf dieser Seite gezeigten Rekorde sind Rekorde von ERA5-Zellen: untereinander und weltweit konsistent, aber sie werden nicht exakt mit den offiziellen Rekorden eines nationalen Wetterdienstes übereinstimmen, die auf Thermometern beruhen.

ERA5 wird vom EZMW (ECMWF) im Rahmen des Copernicus Climate Change Service (C3S) erzeugt und unter der Lizenz CC-BY 4.0 weiterverbreitet. Das erlaubt es dieser Seite, die Daten frei neu zu berechnen, aufzubereiten und erneut zu veröffentlichen, sofern die Quelle genannt wird — was jede Seite tut.

Was Climate Memory beisteuert, sind also nicht die Rohdaten, die öffentlich sind: Es ist die Berechnung von Normalwerten, Trends und Indikatoren für Zehntausende von Orten und deren lesbare Aufbereitung.