Landschaften müssen unterschiedlichsten Ansprüchen genügen: Sie sollen Frischwasser, Nahrung und Lebensräume bereitstellen, aber auch funktionierende Ökosysteme mit intakter Biodiversität sein. Unsere Forschung will Wege aufzeigen, wie multifunktionale Landschaften im Gleichgewicht aus menschlichem Einfluss und natürlicher Dynamik bestehen können – trotz Bevölkerungswachstum und Ressourcenhunger. Dazu entwickeln wir Feldexperimente, Beobachtungsnetzwerke und Vorhersagemodelle neuester Generation.

Angesichts des beschleunigten Umwelt- und Klimawandels und der resultierenden Auswirkungen besteht die dringende Notwendigkeit, natürliche Mechanismen und durch den Menschen verursachte Prozesse voneinander unterscheiden zu können. Um das Auftreten von Extremereignissen zu verstehen und vorhersagen zu können, muss die räumliche und zeitliche Ausprägung dieser Phänomene besser verstanden werden, denn auch der globale Wandel ist regional unterschiedlich. Zusammen mit Partnern an den Helmholtz-Zentren UFZ, AWI und hereon untersuchen wir in Topic 5 die Prozesse, die 1) die Geosphäre, Atmosphäre und Biosphäre verbinden, 2) die natürliche Dynamik des terrestrischen Oberflächensystems bestimmen, und 3) welches die prinzipiellen Grenzen für die Stabilität dieses Systems sind. Auch die Auswirkungen von Extremen auf die natürlichen und anthropogenen Systeme sind im Fokus unserer Forschungsarbeiten. Hierfür wollen wir das Verhalten des Gesamtsystems über alle Zeitskalen des Klima- und Umweltwandels erklären, indem wir Methoden aus Geodäsie, Fernerkundung, Geologie, Geomorphologie, organischer und anorganischer Geochemie, Geophysik, Hydrologie, Meteorologie, Ökologie, (Paläo-) Genetik und Geomikrobiologie kombinieren.

Die Ziele unserer Forschung sind:

• die natürliche Dynamik der Erdoberfläche in zurückliegenden Warmzeiten und die Auswirkungen vergangener Klimaveränderungen auf das Oberflächensystem der Erde zu beschreiben
• zu dokumentieren, wie Einflüsse durch Tektonik, Klima, Ökosysteme und Menschen die Form der Erdoberfläche beeinflussen, und zu bestimmen, wie wir umgekehrt durch die Form der Erdoberfläche lesen können, welchen Einflüssen sie geformt haben
• festzustellen, wie sich das natürliche Klima und die Klimavariabilität in Ablagerungen von Seen und in Jahrringen von Bäumen, sowie in mikrobiellen Merkmalen, Verwitterung und Erosion widerspiegeln und welche Rückkopplungen auf das Klima bestehen
• die Zusammenhänge zwischen Tektonik, physikalischer Erosion, chemischer Verwitterung und mikrobieller Aktivität aufzuschlüsseln, sowie deren Folgen für die Verteilung des mikrobiellen Lebens und den Transfer und die Flüsse von Sediment, Kohlenstoff und Nährstoffen auf der Erdoberfläche
• Trends und Variabilität im Erde-Atmosphäre-Austausch von Spurengasen zu erklären und deren Auswirkungen auf das Klima zu bestimmen
• sowohl natürliche wie auch menschliche Faktoren zu identifizieren, die zur Speicherung, zum Fließen und zur Abgabe von Wasser aus Einzugsgebieten und grundwasserleitenden Systemen beitragen und diese Dynamik mit innovativen satelliten- und boden-gestützten Messmethoden und mit Simulationsmodellen zu quantifizieren
• die raum-zeitliche Ausprägung von hydrologischen Extremereignissen und deren Auswirkung auf die Gesellschaft zu quantifizieren und ihre Veränderungen im Zuge des globalen Wandels zu prognostizieren

Mehr erfahren:  Link zu Topic 5│ Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ