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  • Unumkehrbare Anstiege der Meeresspiegel, dramatische Wetterereignisse nach Überschreiten sogenannter Kipppunkte? Nach einer Phase nur allmählich zunehmender Veränderungen gerät das System – oft durch geringe weitere Einflüsse – schlagartig in einen neuen, häufig unumkehrbaren Zustand. Aktuelle Computermodelle bilden das Zusteuern auf diese Tipping Points bislang nur unzureichend ab [Grafik: Kippelemente im Klimasystem der Erde, nach Lenton et al. (2008), CodeOne (Karte), DeWikiMan (Zusatzelemente), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons].

    Unumkehrbare Anstiege der Meeresspiegel, dramatische Wetterereignisse nach Überschreiten sogenannter Kipppunkte? Nach einer Phase nur allmählich zunehmender Veränderungen gerät das System – oft durch geringe weitere Einflüsse – schlagartig in einen neuen, häufig unumkehrbaren Zustand. Aktuelle Computermodelle bilden das Zusteuern auf diese Tipping Points bislang nur unzureichend ab [Grafik: Kippelemente im Klimasystem der Erde, nach Lenton et al. (2008), CodeOne (Karte), DeWikiMan (Zusatzelemente), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons].

Neue Generation von Klimawissenschaftlern heranbilden

Im März beginnt das transeuropäische Doktoranden-Programm CriticalEarth. Am ICBM beteiligt sich die von Prof. Dr. Ulrike Feudel geleitete Arbeitsgruppe Theoretische Physik/Komplexe Systeme an der internationalen Ausbildungskooperation. Initiiert wurde das Vorhaben am Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen.

ICBM an europäischem Trainingsprogramm CriticalEarth beteiligt
Im März beginnt das transeuropäische Doktoranden-Programm CriticalEarth. Am ICBM beteiligt sich die von Prof. Dr. Ulrike Feudel geleitete Arbeitsgruppe Theoretische Physik/Komplexe Systeme an der internationalen Ausbildungskooperation. Initiiert wurde das Vorhaben am Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen.

Aktuell läuft die Bewerbungsfrist für das Doktoranden-Projekt am ICBM im Rahmen von CriticalEarth. Es wird sich unter anderem damit beschäftigen, warum abrupte Übergänge an sogenannten Kipppunkten, die Computermodelle für Teile des Klimasystems aufdecken, in großen Klimasimulationen oft nur als langsame Übergänge oder gar nicht beobachtet werden. Im Brennpunkt wird dabei die Frage stehen, was diese Kipppunkte in den Modellen verdeckt: Inwieweit sind es etwa sich langsam verändernde Triebkräfte, Schwankungen von Umweltvariablen und die durch die Computerleistung begrenzte räumliche Auflösung verschiedener Vorgänge im Klimasystem?

„Die Dynamik des Klimasystems wird ganz entscheidend durch das Zusammenspiel zum einen der unterschiedlichen Zeitskalen der internen klimatischen Prozesse geprägt, zum anderen durch teilweise vom Menschen verursachte Änderungen der äußeren Triebkräfte. Das zeigen Voruntersuchungen“, erläutert Prof. Feudel. „Schnelle Änderungen von Umweltbedingungen können dabei eine ganz unerwartete Antwort des Klimasystems hervorrufen“, so Feudel weiter. Diese könnten zum Beispiel Anpassungsprozesse von Arten in Ökosystemen verhindern. Bei langsamen Änderungen trügen derartige Anpassungen dazu bei, dass Kippphänomene ausblieben.

Vor dem Hintergrund des Klimawandels entwickeln sich die Klimawissenschaften rapide. Dringend benötigt werden daher exzellent ausgebildete Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die sich sowohl mit der Ökologie und Physik des Erdsystems als auch mit fortgeschrittenen mathematischen Techniken auskennen. Die mathematischen Verfahren werden zunehmend für die Analyse klassischer dynamischer Computersimulationen genutzt. Für diese neue Generation der Klimaforschenden wurde daher am Niels-Bohr-Institut auf Initiative von Prof. Dr. Peter Ditlevsen das transeuropäische Projekt CriticalEarth aus der Taufe gehoben. Die Europäische Kommission fördert das Vorhaben im Horizont 2020 Marie Skłodowska-Curie-Aktionsprogramm mit mehr als vier Millionen Euro für vier Jahre.

Um 15 internationale Doktorandinnen und Doktoranden mit den innovativen mathematischen Techniken vertraut zu machen, hat sich mit CritcalEarth ein Netzwerk von 17 europäischen Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen. Die jungen Forschenden werden sich mit zwei äußerst drängenden Problemen der Klimaforschung auseinandersetzen: Das wird zum einen die bislang nicht ausreichende modellierende Darstellung von Kipppunkten in großen Klimasystemen der Erde sein, die auch am ICBM beforscht wird. Zum anderen wird sich CriticalEarth der bislang unzureichend geklärten Frage annehmen, wie stark sich die Oberflächentemperatur der Erde verändern wird, wenn sich die atmosphärische Kohlenstoffdioxidmenge verdoppelt.

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(Stand: 09.06.2021)