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29.03.2019

Aus EZMW-Forschungsdaten werden 3D-Animationen

Für das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen (EZMW) haben wir 3D-Animationen erstellt, die die Entwicklung der Ozonschicht 2017 und 2018 nachstellen. Diese Animationen sind jetzt in den Social-Media-Kanälen und im Netzwerk des EZMW zu finden.

Unser Auftrag lautete, das Ozonloch im Zeitraffer darzustellen, und zwar anhand wissenschaftlicher Daten, die wir in eine 3D-Animation umwandelten. Hierfür verwendeten wir NetCDF-Dateien des Copernicus-Dienstes zur Atmosphärenüberwachung. NetCDF ist ein Dateiformat zum Austausch wissenschaftlicher Daten. Dateien dieses Typs beinhalten Daten-Arrays. Diese bestehen aus Datensätzen, die nach Produktart (Analyse oder Prognose), Niveau (Oberflächenparameter, Druckniveau oder Modellebene), Phase bzw. Prognosebereich und Parameter geordnet sind. Für die Visualisierung extrahierten wir nur die Parameter „go3“ (GEMS-Ozon, Druckniveau) und „gtco3“ (GEMS, totale Ozonsäule ). Jede NetCDF-Datei umfasste 25 Ebenen an Ozondaten.

Mithilfe eines intern entwickelten Python-Skripts konnten wir die NetCDF-Dateien zu Alpha- und farbigen Bildern verarbeiten. Die 25 Ozondaten-Ebenen wurden dann einem 3D-Modell der Erde zugeordnet.

Zum Erstellen der Animation verarbeiteten wir NetCDF-Dateien in 6-Stunden-Intervallen, erhielten also vier Frames pro Tag. Vom 7. Juli 2018 bis zum 2. Januar 2019 wurden insgesamt 728 Datensätze zu einer 57-minütigen Animation verarbeitet. Jedes Frame enthält einen Zähler, an dem sich das jeweilige Datum im jeweiligen Jahr festmachen lässt. Auf diese Weise konnte der Zeitraum, in dem das Ozonloch zutage trat, präzise visualisiert werden.

Zuerst erstellten wir die 3D-Animation für 2017. In diesem Projekt testeten wir das oben beschriebene Verfahren für die 3D-Visualisierung anhand von unbearbeiteten NetCDF-Datendateien. Dieses Verfahren wendeten wir dann an, um eine wöchentliche 2018er Version der Visualisierung zu erstellen, die die derzeitige tatsächliche Entwicklung der Ozonschicht verdeutlicht. Das EZMW war mit den daraus resultierenden Animationen sehr zufrieden und hat sie bereits in seinem Netzwerk veröffentlicht.