Veranlassung
Als Beitrag zu den Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (Sustainable Development Goals, SDGs), insbesondere SDG 6 – Wasser und Sanitätsversorgung, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Fördermaßnahme "Globale Ressource Wasser" (GRoW) initiiert. OUTLAST wird über die BMBF-Fördermßnahme GRoW als Folgeprojekt finanziert.
In OUTLAST wird ein Modellsystem entwickelt, das aus drei Teilmodellen besteht: (1) Bias-Korrektur der globalen saisonalen Vorhersageprodukte SEAS5 (BSCD), (2) dem globalen hydrologischen Modell WaterGAP und (3) dem globalen Ernte-Wasser-Modell GCWM. Diese Modellsysteme und ihre Umgebung werden zurzeit in verschiedenen Forschungsinstituten entwickelt: Karlsruher Institut für Technologie (BSCD), Goethe-Universität Frankfurt (WaterGAP) und Georg-August-Universität Göttingen (GCWM). Trotz der erfolgreichen Entwicklung zahlreicher innovativer und hochmoderner Modellierungssysteme im akademischen Bereich ist die dauerhafte Umsetzung der Ergebnisse vieler Forschungs- und Entwicklungsprojekte nach dem Projektende nicht möglich, da die Überführung in ein operationelles System eine Herausforderung darstellt. Der Knackpunkt liegt darin, dass der Transfer von wissenschaftlichen Innovationen in die Praxis in der Regel mit einem hohen Aufwand für den Aufbau einer geeigneten IT-Infrastruktur verbunden ist, der viele Jahre dauert und für den nicht alle Forschungseinrichtungen über die notwendigen Kapazitäten und Ressourcen verfügen.
In OUTLAST wird erprobt, wie dieser Technologietransfer von der Forschungsidee hin zum Operationierungsbetrieb erleichtert und beschleunigt werden kann. Dafür wird eine Cloud-Ready-Lösung eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Software-Komponenten (also das operationelle Vorhersagesystem) als Container (ein eigenständiges, ausführbares Softwarepaket, das alles enthält, was zur Ausführung einer Anwendung erforderlich ist, z. B. Docker) sowohl auf traditionellen Recheninfrastrukturen laufen können als auch auf Cloud-Infrastruktur (z. B. Amazon EC2) orchestriert werden können. Dieser Ansatz bietet viele Vorteile: (i) einen nahtlosen Übergang von OUTLAST in den Betrieb, (ii) die Vermeidung jeglicher Konflikte mit dem Host-Betriebssystem und (iii) Gewährleistung eines schnellen Reboot-Systems beim Ausfall einer der Server, um das System wieder hochzufahren. Weiterhin erleichtern systematische Dokumentationen des Systems, aber auch Implentierungen von IT-Sicherheitsvorgaben sowie Kostenschätzungen für einen dauerhaften Betrieb einen späteren Transfer in eine operationelle und dauerhafte Umgebung.
Um sicherzustellen, dass das Vorhersagesystem den Bedürfnissen von Endnutzern und politischen Entscheidungsträgern aus verschiedenen Sektoren auf globaler Ebene entspricht, wird OUTLAST zuerst in datenarmen und grenzüberschreitenden Wassereinzugsgebieten angewendet. Die Pilotnutzer aus den Regionen Viktoriasee und Zentralasien werden sich gemeinsam mit dem Projektteam an der Entwicklung des Systems beteiligen. Dazu ist es notwendig, im Rahmen des Projektes verschiedene Stakeholderdialoge durchzuführen.
Ziele
Ziel des Gesamtprojektes ist die Bereitstellung von sechsmonatigen globalen Dürrevorhersagen in Monatsschritten anhand von Bias-korrigierten SEAS5-Daten. Ziele des Teilprojektes von ICWRGC/BfG:
- operationelle Bereitstellung von globalen saisonalen, hydrometeorologischen Dürrevorhersagen, basierend auf einer flexiblen Cloud-Lösung, die eine hohe Portabilität liefert.
- Erstellung eines Umsetzungskonzeptes für einen anschließenden Dauerbetrieb, damit eine staatliche Behörde die erforderlichen Ressourcen frühzeitig einwerben und den Betrieb zeitnah übernehmen kann.
Im Rahmen des Forschungsprojektes wird - teilweise interdisziplinär - theoretische und empirische Forschung betrieben, um das Handeln von Landwirten angesichts institutioneller Sachzwänge bei der landwirtschaftlichen Wasserbewirtschaftung und der Landnutzung besser zu verstehen. In etlichen Transformationsländern sind Eigentrumsrechte sowie Rechte auf Zugang und Nutzung von Wasser nur unzureichend definiert und es mangelt an Anreizen für gemeinsame Maßnahmen um Bewässerungsinfrastrukturen zu erhalten. In anderem Umfang, von Land zu Land verschieden, trifft dies auch auf die Land- und Waldnutzung zu. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen hauptsächlich quantitative Methoden und arbeiten hier mit Primärdaten, die in einigen Transformationsländern erhoben wurden. Sie sind aber grundsätzlich für qualitative Methoden offen. Regionale Forschungsschwerpunkte sind Transformationsländer wie China und ausgewählte Länder Zentralasiens und Südosteuropas. Folgende Qualifikationsarbeiten sind Bestandteil des Projekts: - Tapping two sources: Farmers conjunctive use of groundwater and surface water in North West China (Bearbeitung: Eefje Aarnoudse) - The land and water nexus in a transition context: the case of Tajikistan (Bearbeitung: Frederike Gehrigk) - Too much but not enough: Issues of water management in Albania (Bearbeitung: Klodjan Rama).
Im August und September 2001 soll ein auf nepalischem Staatsgebiet gelegener und bis vor kurzem nicht zugänglicher Teil der Hochgebirgshalbwüste des Tibetischen Himalaya bezüglich seiner Wald- und Baumrelikte vegetationskundlich untersucht werden: Isolierte Vorkommen von Juniperus indica geben Anlaß zur Annahme, daß ein Trockengebiet, dessen Klimastationen 153-210 mm Jahresniederschlag verzeichnen, potentiell zumindest Offenwald haben könnte. Das Vorhaben zielt damit auf grundsätzlich neue Erkenntnisse über die Trockengrenze des Waldes. Mittels Pollenanalyse von Seggentorfen (in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. H.-J. Beug, Göttingen) soll die Klima-, Vegetations- und Kulturlandschaftsgeschichte eines Teilraumes des Tibetischen Himalaya erstmals rekonstruiert werden. Die Untersuchungen ordnen sich damit ein in die 'Human Dimension of Global Change' - die Nichtnachhaltigkeit des Ressourcenmanagements vor allem in Grenzräumen wie der Trockengrenze des Waldes.