In den letzten zehn Jahren hat sich der Übergang vom kohlenstoffbasierten Energieverbrauch zur Nutzung erneuerbarer Energien beschleunigt. Dieser Übergang hat grundlegende Auswirkungen auf die deutsche Gesellschaft. Aus naturwissenschaftlicher Sicht sind die Bewertung erneuerbarer Energieressourcen unter sich ändernden klimatischen Bedingungen und verlässliche Prognosen für Solar-/Windkraft auf verschiedenen zeitlichen (Stunden bis Jahrzehnte) und räumlichen Skalen (lokal bis kontinental) für die Energiewirtschaft von großer Bedeutung. Die Vorhersage erneuerbarer Energien auf der Skala von Wind-/Solarparks stützt sich auf die Fähigkeit zur Modellierung und Überwachung turbulenter Strömungen, Wolken, Niederschläge und der Rückkopplungen im atmosphärisch-oberflächengekoppelten System sowie auf die Hochskalierung der Ergebnisse auf eine Region. Der Klimawandel bringt weitere Herausforderungen mit sich, die zu Verschiebungen der Windregime und Wolkenmuster und damit zu einer großräumigen Verteilung erneuerbarer Energieressourcen führen können.