Geo- und Umweltnaturwissenschaften

Nachhaltige Pfade, Kohlenstoffkreislaufdynamik und Impact des Klimawandels

Wechselwirkungen zwischen Klima, Kohlenstoffkreislauf und Biosphäre; Kohlendioxidabbau; gesellschaftlicher Wandel; Dekarbonisierung; wirtschaftliche Folgen des Klimawandels

Zu nachhaltigen Wegen in die Zukunft beizutragen, ist eine zentrale Aufgabe der SPACY-Gruppe. In diesem Forschungsbereich konzentrieren wir uns auf einen Schlüsselaspekt der nachhaltigen Entwicklung im Klimawandel: die Wechselwirkungen zwischen dem Kohlenstoffkreislauf, dem Klima, der Gesellschaft und dem System Erde.

Kernforschungsfragen

  • Wie kann die künstliche Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre nachhaltige Veränderungen unterstützen? Wie kann sie Entwicklungsziele behindern?
  • Wie genau können Erdsystemmodelle die Reaktion der Vegetation auf Klima- und Kohlendioxidveränderungen erfassen und wie können wir deren Beschreibung im System der Biosphäre verbessern?
  • Wie wirken sich Klimawandel und Klimaschwankungen auf Gesellschaften und Volkswirtschaften aus?
  • Könnten neue Pflanzenartenkombinationen dazu beitragen, die CO2-Bindung aus der Atmosphäre zu erhöhen?

 

Laufende Arbeit und Methoden

Um bei diesen Forschungsfragen voranzukommen, 

  • analysieren wir die Auswirkungen von Kohlendioxid-Entfernungstechniken auf das Erdsystem [1], z. B. in dem umfassenden Erdsystemmodell MPI-ESM und dem Klimamodell mittlerer Komplexität PlaSim

  • arbeiten wir an der Darstellung von Landnutzungskonflikten zu Kohlendioxid-Abbautechniken in einem idealisierten und gekoppelten Erde-Anthroposphäre-Modell

  • vergleichen wir Rekonstruktionen und Simulationen von Vegetationsschwankungen während der letzten 130.000 Jahre und quantifizieren die Rolle von Temperatur-, Hydroklima- und Kohlendioxidveränderungen bei der Steuerung dieser Schwankungen [2, 3].

  • quantifizieren wir die Auswirkungen von Veränderungen der Klimavariabilität auf Verluste und Schäden mit einfachen integrierten Assessment-Modellen

  • entwickeln wir Korrelationsmodelle zur Steigerung der CO2-Fixierung mit bestehenden sowie neuen Kombinationen von Pflanzenarten

  • charakterisieren wir die Outdoor Performance [4] von Tandem-Solarzellen für die Strom- und direkte Wasserstofferzeugung auf der Grundlage von numerischen Modellen und Klimadaten.

Projekte für Abschlussarbeiten und Zusammenarbeiten

Wenn Sie daran interessiert sind, in unserem Forschungsteam mitzuarbeiten, um beispielsweise den Übergang der Menschheit zu nachhaltigen Pfaden, die Wechselwirkungen zwischen Vegetation, Kohlendioxid und Klima oder die Beseitigung von Kohlendioxid zu erforschen, können Sie sich gerne wie hier beschrieben an uns wenden. Wir freuen uns darauf, von Ihren Ideen zu erfahren!

Im Rahmen unserer Forschungsarbeit bieten wir derzeit Abschlussarbeiten an zu

  • der statistischen Nachbildung der Beziehungen zwischen Klima, Kohlendioxid und Vegetation in Erdsystemmodellen für einen verbesserten Modell-Daten-Vergleich

  • Erprobung neuer Methoden zum Vergleich von Simulationen der letzten Eiszeit mit Pollenaufzeichnungen in Raum und Zeit

  • Verknüpfung des Zustands des Erd- und Klimasystems mit Indikatoren für die Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen

und mehr in diesem Forschungsbereich.

Vielleicht möchten Sie auch die Arbeit unserer Teammitglieder zu den Themen Modellierung von Klima- und Landnutzungsentscheidungen oder Verständnis der Klimavariabilität über Zeitskalen kennen lernen.

[1] May, M. M. & Rehfeld, K. Negative Emissions as the New Frontier of Photoelectrochemical CO2 Reduction.Advanced Energy Materials 2103801 (2022) doi:10.1002/aenm.202103801.

[2] Adam, M., Weitzel, N. & Rehfeld, K. Identifying Global-Scale Patterns of Vegetation Change During the Last Deglaciation From Paleoclimate Networks. Paleoceanography and Paleoclimatology 36, (2021) doi:10.1029/2021pa004265.

[3] Dallmeyer, A., Kleinen, T., Claussen, M. et al. The deglacial forest conundrum. Nat Commun 13, 6035 (2022). doi:10.1038/s41467-022-33646-6

[4] Kölbach, M. et al., The annual-hydrogen-yield-climatic-response ratio: evaluating the real-life performance of integrated solar water splitting devices, Sustainable Energy Fuels, 2022, 6 doi:10.1039/D2SE00561A