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CO-MICC - The open knowledge and data portal on freshwater-related hazards of climate change for decision makers and businesses

CO-MICC is a data portal for freshwater-related climate change risk assessment at multiple spatial scales. It is named after the research project during which it was developed, i.e. the CO-MICC (CO-development of Methods to utilize uncertain multi-model-based Information on freshwater-related hazards of Climate Change) project (2017-2021). The aim of CO-MICC is to support decision making in the public and private spheres dealing with future availability of freshwater resources. This climate service is operated and maintained by the International Centre for Water Resources and Global Change (ICWRGC), and more broadly by the German Federal Institute of Hydrology. The portal comprises data of over 80 indicators of freshwater-related hazards of climate change, which can be visualized in the form of global maps or interactive graphs. The indicators are dynamically calculated based on modelled annual and monthly gridded (0.5°) data sets of climate and hydrological variables. These data sets were computed by a multi-model ensemble comprising four Representative Concentration Pathways (RCPs), four General Circulation Models (GCMs), three Global Hydrological Models (GHMs) and two variants per hydrological model, which amounts to 96 ensemble members in total. They were provided by three European research modelling teams that are part of the ISIMIP consortium. The indicator data correspond to absolute or relative changes averaged over future 30-year periods, as compared to the reference period 1981-2010.

Modeled environmental data-layers and changes predicted under RCP2.6, 4.5 and 8.5 for the deep Atlantic Ocean

The data layers provided show current values for seawater temperature, pH, calcite and aragonite saturation (%), oxygen concentration, and particulate organic carbon (POC) flux to the seafloor at different depths (500, 1000, 2000, 3000, and 4000m) at the present day (1951-2000) and changes in these variables expected between 2041-2060 and 2081-2100 under different RCP scenarios. The data layers were generated following the methods described in Levin et al. (2020). In short, in 2019, we obtained the present day and future ocean projections for the different years which were compiled from all available data generated by Earth Systems Models as part of the Coupled Model Inter-comparison Project Phase 5 (CMIP5) to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Three Earth System Models, including GFDL‐ESM‐2G, IPSL‐CM5A‐MR, and MPI‐ESM‐MR were collected and multi-model averages of temperature, pH, O2 , export production at 100-m depth (epc100), carbonate ion concentration (co3), and carbonate ion concentration for seawater in equilibrium with aragonite (co3satarg) and calcite (co3satcalc) were calculated. The epc100 was converted to export POC flux at the seafloor using the Martin curve (Martin et al., 1987) following the equation: POC flux = export production*(depth/export depth)0.858. The export depth was set to 100 m, and the water depth using the ETOPO1 Global Relief Model (Amante and Eakins, 2008). Seafloor aragonite and calcite saturation were computed by dividing co3 by co3satarg and co3satcalc. All variableswere reported as the inter-annual mean projections between 1951-2000, 2041-2060, and 2081-2100. The data for calcite and aragonite saturation can be found in Morato et al. (2020).

Klima - Oberflächengewässer Änderung Mittelwasserabfluss (MQ)

Änderung des Mittelwasserabflusses (MQ) in der Zukunft. Die Änderungen werden als prozentuale Zunahmen bzw. Abnahmen eines 30-jährigen Mittelwertes für die nahe Zukunft (2021-2050) bzw. für die ferne Zukunft (2071-2100) gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000) angegeben. Die Datenbasis bilden simulierte Abflüsse aus verschiedenen hydrologischen bzw. statistischen Modellen auf Tageswertbasis, die mit Daten aus einem Ensemble von acht regionalen Klimamodellen (aus dem Projekt EURO-CORDEX) auf Grundlage eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) angetrieben wurden. Dieses Szenario beschreibt eine zukünftige Entwicklung der Menschheit, in der die Energieversorgung im Wesentlichen auf der Verbrennung fossiler Energieträger beruht und der Ausstoß von Treibhausgasen zu einem stetigen Anstieg des Strahlungsantriebes bis zum Jahr 2100 führt. Der Median bildet dabei die mittlere Tendenz aus der Bandbreite der verschiedenen Änderungssignale der Ensemble-Mitgliederab, der Maximalwert bildet die obere Bandbreite, der Minimalwert die untere Bandbreite.

Klima - Oberflächengewässer Änderung Niedrigwasserabfluss (NM7Q)

Änderung des Niedrigwasserabflusses (NM7Q) in der Zukunft. Die Änderungen werden als prozentuale Zunahmen bzw. Abnahmen eines 30-jährigen Mittelwertes für die nahe Zukunft (2021-2050) bzw. für die ferne Zukunft (2071-2100) gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000) angegeben. Die Datenbasis bilden simulierte Abflüsse aus verschiedenen hydrologischen bzw. statistischen Modellen auf Tageswertbasis, die mit Daten aus einem Ensemble von vierzehn regionalen Klimamodellen (aus den Projekten EURO-CORDEX und ReKliEs) auf Grundlage eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) angetrieben wurden. Dieses Szenario beschreibt eine zukünftige Entwicklung der Menschheit, in der die Energieversorgung im Wesentlichen auf der Verbrennung fossiler Energieträger beruht und der Ausstoß von Treibhausgasen zu einem stetigen Anstieg des Strahlungsantriebes bis zum Jahr 2100 führt. Der Median bildet dabei die mittlere Tendenz aus der Bandbreite der verschiedenen Änderungssignale der Ensemble-Mitglieder ab, der Maximalwert bildet die obere Bandbreite, der Minimalwert die untere Bandbreite.

Klima - Oberflächengewässer Änderung Hochwasser Abflussscheitel (HQ100)

Änderung des Scheitelabflusses für ein 100-jährliches Hochwasserereignis (im statistischen Mittel einmal in 100 Jahren zu erwarten) in der Zukunft. Die Änderungen werden als prozentuale Zunahmen bzw. Abnahmen angegeben, die sich aus den Werten für die nahe Zukunft (2021-2050) bzw. die ferne Zukunft (2071-2100) gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000) ergeben. Die Datenbasis bilden simulierte Abflüsse aus verschiedenen hydrologischen bzw. statistischen Modellen auf Tageswertbasis, die mit Daten aus einem Ensemble von acht regionalen Klimamodellen (aus dem Projekt EURO-CORDEX) auf Grundlage eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) angetrieben wurden. Dieses Szenario beschreibt eine zukünftige Entwicklung der Menschheit, in der die Energieversorgung im Wesentlichen auf der Verbrennung fossiler Energieträger beruht und der Ausstoß von Treibhausgasen zu einem stetigen Anstieg des Strahlungsantriebes bis zum Jahr 2100 führt. Der Median bildet dabei die mittlere Tendenz aus der Bandbreite der verschiedenen Änderungssignale der Ensemble-Mitglieder ab, der Maximalwert bildet die obere Bandbreite, der Minimalwert die untere Bandbreite.

Set of terrain (static in time) and environmental (dynamic in time) variables used as candidate predictors of present-day (1951-2000) and future (2081-2100) suitable habitat of cold-water corals and deep-sea fishes in the North Atlantic

We used environmental niche modelling along with the best available species occurrence data and environmental parameters to model habitat suitability for key cold-water coral and commercially important deep-sea fish species under present-day (1951-2000) environmental conditions and to forecast changes under severe, high emissions future (2081-2100) climate projections (RCP8.5 scenario) for the North Atlantic Ocean (from 18°N to 76°N and 36°E to 98°W). This dataset contains a set of terrain (static in time) and environmental (dynamic in time) variables were used as candidate predictors of present-day (1951-2000) distribution and to forecast future (2081-2100) changes. All predictor variables were projected with the Albers equal-area conical projection centred in the middle of the study area. The terrain variable depth was extracted from a bathymetry grid built from two data sources: the EMODnet Digital Terrain Model (EMODnet, 2018) and the General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO 2014; Weatherall et al., 2015). Slope (in degrees) was derived from the final bathymetry grid using the Raster package in R (Hijmans, 2016) and the Bathymetric Position Index (BPI) was computed using the Benthic Terrain Model 3.0 tool in ArcGIS 10.1 with an inner radius of 3 and an outer radius of 25 grid cells. In order to avoid extreme values, BPI was standardized using the scale function from the Raster package. Environmental variables of present-day and future conditions, including particulate organic carbon (POC) flux at 100-m depth (epc100, mg C m-2 d-1), bottom water dissolved oxygen concentration (µmol kg-1), pH, and potential temperature (°K) were downloaded from the Earth System Grid Federation (ESGF) Peer-to-Peer (P2P) enterprise system. The epc100 was converted to export POC flux at the seafloor using the Martin curve (Martin, Knauer, Karl, & Broenkow, 1987) following the equation: epc = epc100*(water depth/export depth)-0.858, and setting the export depth to 100 m. Near seafloor aragonite (Ωar) and calcite (Ωcal) saturation were also used as candidate predictors for habitat suitability of cold-water coral species. These saturation states were computed by dividing the bottom water carbonate ion concentration (mol m-3) by the bottom water carbonate ion concentration (mol m-3) for seawater in equilibrium with pure aragonite and calcite. Yearly means of these parameters were calculated for the periods 1951-2000 (historical simulation) and 2081-2100 (RCP8.5 or business-as-usual scenario) using the average values obtained from the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory's ESM 2G model (GFDL-ESM-2G; Dunne et al., 2012), the Institut Pierre Simon Laplace's CM6-MR model (IPSL-CM5A-MR; Dufresne et al., 2013) and Max Planck Institute's ESM-MR model (MPI-ESM-MR; Giorgetta et al., 2013) within the Coupled Models Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) for each grid cell of the present study area.

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