VAO

Seit dem 19. April 2012 existiert das „Virtuelle Alpenobservatorium“ (VAO) als Netzwerk von europäischen Höhenforschungsstationen in den Alpen und alpenähnlichen Gebirgen aus mittlerweile acht Ländern (Deutschland, Frankreich, Georgien, Italien, Norwegen, Österreich, Schweiz und Slowenien). Wissenschaftliche Fragestellungen im System Atmosphäre, Biosphäre, Hydro- und Kryosphäre und auch mögliche gesundheitliche Auswirkungen von Umwelteinflüssen können durch diesen Zusammenschluss in einer inhaltlichen Tiefe beantwortet werden, die ohne diese länder- und fachübergreifende Kooperation nicht möglich wäre.

VAO: Netzwerk europäischer Alpenobservatorien mit verbundener Infrastruktur und gemeinsamen Forschungsschwerpunkten

Motto: Wissenschaftliche Kooperation - Vereinen von Kräften und Ressourcen statt Dopplung von Anstrengungen

Ziel: Etablierung und Weiterentwicklung alpiner Forschungseinrichtungen zur Beantwortung drängender wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Fragestellungen

Beteiligte Länder: Deutschland, Frankreich, Italien, Österreich, Schweiz, Slowenien

Assoziierte Länder: Georgien, Norwegen

Grundkonzepte: Data-on-Demand, Computing-on-Demand, Operating-on-Demand, Service-on-Demand

Motivation

Die Alpenregion zählt zu den Regionen der Erde, die vom Klimawandel in ganz besonderer Weise betroffen sind. So ist hier die Temperatur seit dem Jahr 1900 um etwa +2,0°C angestiegen, während im europäischen Durchschnitt mit +1,2°C nur ein etwa halb so starker Anstieg verzeichnet wird. Im globalen Mittel liegt die Erwärmung bei etwa +0,8°C. Es steht zu erwarten, dass die vergleichsweise starke Erwärmung, wie wir sie gegenwärtig im Alpenraum erleben, nicht ohne Folgen für die verschiedenen Bereiche des alpinen Umweltsystems bleibt: Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre und Kryosphäre bilden ein komplexes System von miteinander verbundenen Prozessen. Veränderungen in einem Bereich wirken sich auch auf alle anderen Sphären aus. Die Frage, wie diese Kopplung funktioniert, ist zentraler Gegenstand aktueller Forschung. Ein umfassendes Verständnis des komplexen alpinen Umweltsystems setzt Forschung voraus, die insbesondere interdisziplinär ausgelegt sein muss: Ein Ziel des VAO ist es daher, Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker aus nahezu allen eingangs genannten Bereichen der Umweltforschung zusammen zu bringen. Dies ermöglicht die Untersuchung umweltrelevanter Themen aus unterschiedlichen Perspektiven, schafft Synergien und erlaubt die Formulierung umfassenderer Lösungsansätze als dies sonst möglich wäre.

Herausforderungen

Die besondere Sensibilität der Alpenregion auf den Wandel des Klimas ist Herausforderung und Chance zugleich. Die Herausforderung besteht zunächst (A) in der Aufgabe einer nachhaltigen, messtechnischen Erfassung geophysikalischer Schlüsselgrößen des alpinen Umweltsystems, wie sie zur Beantwortung aktueller, wissenschaftlicher Fragestellungen erforderlich sind.

Messungen in diesen Bereichen müssen häufig an verschiedenen Orten des Alpenraums, nach vergleichbaren Standards, mit hinreichender Präzision und ggf. auch synchronisiert erfolgen, denn belastbare und qualitätsgesicherte Beobachtungen bilden die Grundlage eines soliden naturwissenschaftlichen Verständnisses.

Ansprüche an die Messdaten

  • in synchronisierter Form → Kohärenz
  • gemeinsame Standards einhalten → Vergleichbarkeit
  • ggf. über einen längeren Zeitraum hinweg → Dauerhaftigkeit
  • an verschiedenen Orten in der Alpenregion → Repräsentativität

Die zweite Stufe der Herausforderung liegt in der (B) wissenschaftlichen Interpretation der gewonnenen Messdaten. Deren Abgleich mit unserem bisherigen Verständnis des alpinen Umweltsystems deckt Widersprüche und Unzulänglichkeiten auf und ermöglicht so Erkenntnisgewinn. Eine moderne informationstechnische Infrastruktur, das sogenannte Alpine and Environmental Data Analysis Center (AlpEnDAC) stellt sicher, dass die an den verschiedenen Orten gewonnenen Messdaten nach international etablierten Standards einfach und komfortabel innerhalb des VAO zugänglich sind und ausgetauscht werden können, egal, an welchem Ort sich die jeweiligen Wissenschaftler oder Ingenieure befinden („data-on-demand“). Zudem wird der Zugang zu Daten ermöglicht, die an anderer Stelle verfügbar sind (z.B. satellitenbasierte Messungen). Den Kern des AlpEnDAC bilden leistungsfähige Rechenzentren wie das LRZ-Supercomputing Center in Garching und vernetzte Datenzentren wie das WMO/ICSU-Weltdatenzentrum für Fernerkundung der Atmosphäre in Oberpfaffenhofen. Durch diese Partner können auch Initiativen z.B. zur Optimierung von numerischen Codes (z.B. Parallelisierung) unterstützt werden, um Auswertearbeiten noch weiter zu optimieren. AlpEnDAC entwickelt darüber hinaus nach Maßgabe der Wissenschaftler und Ingenieure Werkzeuge, die die Interpretation der Daten unterstützt und so beschleunigen hilft. Dieser „Werkzeugkasten“ des AlpEnDAC umfasst dabei neben Möglichkeiten der Datenvisualisierung und der Verschneidung verschiedener Datensätze auch komplexe numerische Computermodelle (z.B. Trajektorien- und Luftqualitätsmodelle, meteorologische Modelle usw.), die von den Wissenschaftlern je nach Anforderung konfektioniert und eingesetzt werden können („computing-on-demand“). Diese Fähigkeiten des AlpEnDAC stellen „Services“ für die Wissenschaftsgemeinde dar, um diese bei ihrer Forschung zu unterstützen.

Daneben sollen im VAO aber auch (C) Dienstleistungen entwickelt und betrieben werden, die nach „außen“ gerichtet sind und Beiträge leisten etwa zu den großen gesellschaftlichen Herausforderungen („societal benefit areas“). Hier liegt die dritte Herausforderung, auf die weiter unten näher eingegangen wird.

Zentrale Herausforderung

Die Wirkungsfolge aus Beobachtung (Observation), Erkenntnisgewinn (Understanding) und Prognosefähigkeit (Prediction) ist das charakteristische Element des VAO. Dieser Dreiklang bildet die unabdingbare Grundlage für die Erzeugung von politisch verwertbarem Handlungswissen (Action).

Wirkungsfolge

Der Mehrwert des VAO

Neben der Möglichkeit eines gegenseitigen Austauschs von Daten unter den Partnern (und darüber hinaus) unterstützt das VAO auch die fortwährende Weiter- und Neuentwicklung von Messgeräten und Sensorik, um die Palette der erfassbaren geophysikalischen Schlüsselgrößen möglichst umfänglich, präzise und nach dem neuesten Stand von Wissenschaft und Technik erfassen zu können. Verfolgt werden soll dabei das innovative Konzept „open-hardware“ in Anlehnung an die etablierten, erfolgreichen, offenen Entwicklungen, wie sie aus dem Bereich der Informationstechnologie bereits bekannt sind. Arbeitsteilige und aufeinander abgestimmte Entwicklungen vermeiden Dopplungen. Die Zusammenarbeit insbesondere mit der Industrie soll bei der Entwicklung und Erprobung neuer Technologien für Sensorik und Messträger je nach Zweckmäßigkeit für beide Seiten intensiviert werden („dual use“) und stellt im Idealfall eine „win-win-Situation“ dar. Ressourcen werden auf diese Weise optimal eingesetzt und Weiterentwicklungen können in kürzeren Zeitabschnitten erfolgen: die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Forschung und Entwicklung im Umweltbereich wird so im internationalen Vergleich gesichert.
Die wissenschaftlichen und technischen Fähigkeiten, die unter dem Schirm des VAO versammelt sind, können teilweise auch dazu verwendet werden, um Beiträge zu den großen gesellschaftlichen Herausforderungen („societal benefit areas“) zu leisten. Hierzu gehören z.B. Beiträge zum besseren Verständnis des Zusammenhangs zwischen Gesundheit und Umwelt („Persönlicher Gesundheitskompass“). Ein anderer Beitrag ist etwa die Nutzung des VAO für eine permanente Qualitätssicherung satellitenbasierter Messungen, insbesondere auch im Kontext des europäischen COPERNICUS -Programms. Hier sind auch Querbeziehungen hin zum europäischen GALILEO -Programm denkbar (“service-on-demand“). Insgesamt kann das VAO helfen, fundierte Handlungsgrundlagen für politische Entscheidungsträger und für die Gesellschaft zu liefern.

Organisation

Das VAO lebt von der Vernetzung und vom beständigen Austausch der Partner und der jeweils angeschlossenen Gemeinde der Wissenschaftler und Ingenieure. Ein weiteres strukturgebendes Element des VAO ist daher die regelmäßige Durchführung eines „VAO-Symposiums“, auf dem Wissen und Erfahrungen ausgetauscht werden können und welches auch dem wissenschaftlich-technischen Nachwuchs die Möglichkeit gibt, sich zu präsentieren und zu vernetzen.

Es ist dieser lebendige und kontinuierliche Austausch, der den Nährboden bildet auch für die Gestaltung neuer kreativer und innovativer Ideen, die dann im Rahmen arbeitsteiliger Netzwerke umgesetzt werden können.

Das VAO wird von einem Lenkungsausschuss - dem VAO-Board - gesteuert, dem jeweils Vertreter der Einrichtungen aus den Partnerländern angehören. Der Lenkungsausschuss tagt in der Regel jährlich.

Der VAO-Vorstand wird vom VAO-Büro (VAO Office) unterstützt. Das VAO-Büro stellt eine zentrale Anlaufstelle für Wissenschaftler und Stakeholder dar und übernimmt Aufgaben vor allem in den Bereichen Öffentlichkeitsarbeit, Lobbying, Fundraising und Administration.

Politische und gesellschaftliche Einbettung

Das VAO ist Teil der Alpenkonvention, in der sich die Vertragsparteien dazu verpflichtet haben, Forschungen und systematische Beobachtungen in enger Zusammenarbeit zu fördern und zu harmonisieren, die für eine bessere Kenntnis der Wechselbeziehungen zwischen Raum, Wirtschaft und Umwelt in den Alpen und zur Abschätzung zukünftiger Entwicklungen dienlich sind. Als nächste Schritte sollen die Plattformen „ABIS/SOIA“ (Alpenbeobachtungs- und Informationssystem der Alpenkonvention) und das AlpEnDAC des VAO im Rahmen der technischen Möglichkeiten stärker vernetzt werden.

VAO unterstützt die Ziele der Alpenkonvention:

Art.3:Cooperate in the carrying out of research activities and scientific assessments; develop joint or complementary systematic monitoring programs; harmonize research, monitoring and related data-acquisition activities.”
12/13 March 2015: Resolution of the permanent committee of the Alpine Convention: “…supports plans by the High Altitude Research Stations to intensify the already launched cooperation projects for a “Virtual Alpine Observatory“ and to develop it into a center for climate and environmental research in the Alps.”

Das VAO ist ferner eines der Werkzeuge, um die Alpenstrategie der EU umzusetzen. Die Strategie soll die politischen Themenbereiche Wirtschaftswachstum, Innovation; Mobilität und Umwelt sowie Energie abdecken. Hauptziel dieser Strategie ist es sicherzustellen, dass diese Region weiterhin einer der attraktivsten Räume in Europa bleibt, ihre Vorzüge besser nutzt und eine nachhaltige, innovative Entwicklung in einem europäischen Kontext anstößt. Eine der daraus entstehenden Aufgaben ist der Umgang mit dem Klimawandel und dessen Folgen. Hierzu liefert das VAO einen Teil des wissenschaftlichen Unterbaus.

VAO unterstützt auch die EU-Strategie für die Alpenregion (EUSALP):

To improve risk management and to a better manage climate chance including major natural risk prevention; recommended project: “Set up a Virtual Alpine Observatory which brings together Alpine research centers and helps to improve prognosis and common efforts in the research on climate change adaptation, concerning areas like atmosphere, Alpine environment and water balance.”

Zudem unterstützt das VAO mit Georgien als assoziiertes Mitglied auch die Ziele der Östlichen Partnerschaft, einem Teilprojekt der Europäischen Nachbarschaftspolitik (ENP): Im Rahmen einer Erklärung der Umweltminister der EU und der Östlichen Partnerschaft (Armenien, Aserbaidschan, Belarus, Georgien, Republik Moldau und Ukraine) zu Umwelt und Klimawandel vom 18. Oktober 2016 wurde das gemeinsame Ziel formuliert, die Zusammenarbeit im Bereich der Umwelt- und Klimapolitik zu intensivieren. Dazu trägt auch das VAO bei, das darüber hinaus offen für weitere östliche Partner ist.

VAO trägt bei zum Erreichen der Ziele der Östlichen Partnerschaft:

“That environmental and climate challenges are transboundary interdependent by nature, and therefore require a holistic approach to address them. Given the geographic proximity of the EU and EaP countries and their shared environmental assets, strengthened transboundary cooperation and joint action on air, forests, land and soil, nature and biodiversity and water resources, including seas, are needed;”
“The need for cooperation among and the active engagement of, governments, local administrations, civil society, the private sector and other stakeholders to address environmental and climate challenges;”