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Motivation
Die Erde als Lebensraum des Menschen ist insbesondere seit dem Beginn der Industrialisierung starken Veränderungen unterworfen. Ein Aspekt dabei sind die möglichen Klimaveränderungen. Um Nachhaltigkeit für die kommenden Generationen zu sichern, muss das System Erde mit seinen vielen Subsystemen (Ozeane, Atmosphäre, Kryosphäre, Biosphäre) sowie die Dynamik des Erdsystems inklusive seiner chemischen Zusammensetzung besser verstanden werden. Diesem Ziel widmet sich die Erdsystemforschung.
Verteilte Datenbestände
Dabei werden zum einen in komplexen Modellen das Verhalten des Erdsystems simuliert und zum anderen Messdaten erhoben, gesammelt und ausgewertet. Nur die enge Verbindung beider Bereiche führt zu einem besseren Verständnis des Systems, so dass eine fundierte Vorhersage des Gesamtsystems und Szenarien für eventuelle Gefahrenabwehr und Risikomanagement entwickelt werden können. Dies betrifft insbesondere auch das Verständnis der natürlichen Variabilität der Erdatmosphäre, der Biosphäre und des Ozeans, da nur dann auch Abschätzungen über den Einfluss von Landnutzungsänderungen wie industrieller Entwicklung oder Verstädterung gemacht werden können. Sowohl die in den Modellen erzeugten Daten als auch die Beobachtungsdaten sind in der Regel hochvolumig und werden in geographisch und institutionell verteilten Archiven abgespeichert. Schon seit einiger Zeit laufen in der Erdsystemforschung ein verstärktes Vorarbeiten, um diese verteilten Datenbestände für den Nutzer transparent in einheitlicher Art zugreifen zugreifbar zu machen. Das beantragte C3-Grid wird dazu einen wesentlichen Beitrag leisten.
Vergleich von Modell- und Beobachtungsdaten
Wissenschaftlich abgesicherte Aussagen aus der Modellierung beruhen auf einem Workflow, in dem der Vergleich von Modell- und Beobachtungsdaten sowie der Vergleich von Modellergebnissen untereinander essentiell ist, um die Modelle zum einen zu verifizieren und um zum anderen stabile dynamische Phänomene herauszufiltern. Durch die Verknüpfung unterschiedlicher regional verteilter Datensätze werden entscheidende Impulse für die weitere Modellentwicklung sowie die Verbesserung von Vorhersagen erwartet.
Effizientes Datenprozessing
Diesen Workflow der Erdsystemforscher unterstützt das C3-Grid in entscheidendem Maß. Dabei wird eine Grid-Infrastruktur implementiert werden, die ein effizientes verteiltes Datenprocessing und interinstitutionellen Datenaustausch erlaubt. Basierend auf vorhandenen Grid-Technologien soll eine neue Generation eines kollaborativen Gesamtsystems entstehen, bestehend aus einem Meta- Directorysystem zur konsistenten Beschreibung der Daten, effektivem Zugriff auf Massendaten in föderierten Speichersystemen, integrierten Analysemöglichkeiten, Replikatverwaltung und Schedulingmechanismen zur Vermeidung von unnötigem Datentransfer.