Cross-Cutting Activities

Querschnittsaktivitäten (unterschieden als „Collaboration across Research Fields“ CARFs und „Cross Topic Acitivities“ CTAs) dienen den übergeordneten Zielen der Helmholtz-Gemeinschaft, Forschungsbereiche zu überbrücken, die thematische Profilierung und Vernetzung in den Forschungsbereichen zu fördern und die Verbindungen zur deutschen Wissenschaftsgemeinschaft zu stärken und zu organisieren.

Cross-Cutting Activities with other Research Fields CARFs:

Die Helmholtz-Klimainitiative REKLIM ist ein Forschungsnetzwerk aus kompetenzorientierten Modulen. REKLIM produziert und verbreitet regionale Informationen zum Klimawandel für die Gesellschaft. REKLIM deckt die gesamte Kette von der Wissensgenerierung bis zum Handeln ab und ermöglicht es der Zivilgesellschaft, den Klimaschutz und die Anpassung an den Klimawandel von der Basis aus besser anzugehen.

www.reklim.de/en
Die Initiative konzentriert sich auf die beiden Hauptcluster Net Zero 2050 (mitigation) und Adapting to Extreme Events (adaptation). In insgesamt 13 Forschungsprojekten arbeiten die Helmholtz-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler daran, ihre Klimaforschung voranzutreiben. Sie werden aktiv und noch enger zusammenarbeiten, um den Klimawandel systemisch zu erforschen, denn der Klimawandel hat viele Ursachen und betrifft viele Bereiche unseres Lebens.

www.helmholtz-klima.de/en
Das übergeordnete Ziel besteht darin, die Risiken des Klimawandels in Städten zu mindern und die Anpassungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit städtischer Gebiete zu erhöhen. Auf der Grundlage umfangreicher Studien, die z. B. in Leipzig, Istanbul, Dar es Salaam und Santiago de Chile durchgeführt wurden, sollen Vorschläge entwickelt werden, die i) städtische Räume in die Lage versetzen, Multi-Hazards und Klimarisiken zu bewältigen, ii) ihren Bewohnern ein gesundes Umfeld bieten und iii) neuartige Technologie- und Systemlösungen für das Infrastrukturmanagement entwickeln.
Um den Bereich der Fernerkundung innerhalb der Helmholtz-Programme zu stärken und die beobachtungsbasierte integrierte Analyse des Systems Erde-Atmosphäre voranzutreiben, wird dieser CARF eine Zusammenarbeit mit der FB Luft- und Raumfahrt und Verkehr (DLR) auf dem Gebiet der Fernerkundung der Atmosphäre und der Erdoberfläche durch satelliten- und flugzeuggestützte Instrumente, einschließlich des Forschungsflugzeugs HALO, sowie bodengestützte Sensoren aufbauen.
"Geoenergie“ konzentriert sich auf den tiefen Untergrund als Quelle und Speicherort für thermische Energie. Dazu gehören die Speicherung in salzhaltigen Grundwasserleitern sowie die Wärmerückgewinnung aus größeren Tiefen für die Raumheizung oder sogar für die Prozesswärme und Stromumwandlung. Die Zusammenarbeit wird auch die Nutzung des Untergrunds mit der Gestaltung der Energieinfrastruktur und der Nachfrage an der Oberfläche verbinden.
MACE ist bestrebt, die Ergebnisse der Umwelt- und Gesundheitsforschung zusammenzufassen, um die lösungsorientierte Risikobewertung und das Management neuartiger Stoffe zu unterstützen, d. h. Chemikalien und andere Arten von Materialien anthropogenen Ursprungs, einschließlich (Mikro-)Kunststoffen und künstlicher Partikel. Hauptziele sind die Entwicklung und Anwendung von Indikatoren für die Exposition gegenüber Chemikalien, Kunststoffen und anderen neuartigen Stoffen. Diese werden eine Bestandsaufnahme des Gesamtrisikos chemischer Mischungen und komplexer Expositionen im Rahmen des Human-Biomonitoring und der Überwachung der Umweltverschmutzung ermöglichen und somit zum Schutz von Mensch und Umwelt beitragen. Wir regen dazu an, über den Tellerrand hinauszuschauen, indem wir eine Plattform für den Aufbau eines kohärenten konzeptionellen Rahmens über Themen und Forschungsbereiche hinweg, für die Zusammenarbeit bei Fallstudien und für die Koordinierung der Erstellung von Leitfäden bieten.
Die effiziente Nutzung von HPC-Systemen der nächsten Generation erfordert grundlegende Änderungen der Softwareparadigmen und Arbeitsabläufe bei numerischen Modell- und Datenanalyseanwendungen. JL-ExaESM wird führende Gruppen aus den Bereichen Schlüsseltechnologien/Information, E&E sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr zusammenbringen, um neuartige IT-Hardware- und Softwarekonzepte für die Modellierung zu erforschen und künftige integrierte hochauflösende Simulationen auf Exascale-Computersystemen zu ermöglichen.

https://www.exaesm.de
Die Entwicklung einer nachhaltigen Zukunft hängt von der Entwicklung einer nachhaltigen Ressourcennutzung und von Konzepten der Kreislaufwirtschaft für Lebensmittel, Futtermittel, Materialien und Chemikalien (Bioökonomie) ab, was eine enge Interaktion mit dem Energiesektor erfordert. Daher integrieren wir

die nachhaltige Produktion von (pflanzlichen) Rohstoffen, ihre Modifizierung für die Verwendung als Ausgangsmaterial für die Verarbeitung und die Produktentwicklung einschließlich eines nachhaltigen Designs als integrale Elemente und Prozesse zur Schaffung einer Kreislaufwirtschaft,

Nachhaltige Wertschöpfungsketten/-netzwerke und deren Ausrichtung auf Produkte, integriert in systemische Konzepte mit hybriden Ansätzen durch z.B. biochemische, (bio)elektrochemische, katalytische, thermo- und/oder photochemische Prozesse und deren Kombination in Bioraffinerien,

Kreislaufwirtschaftsansätze, die die Produktion und Bereitstellung von Materialien in die Kreislaufanwendung und Rückgewinnung von erneuerbaren Kohlenstoffen für die verschiedenen Nutzungs- und Umwandlungspfade integrieren,

räumlich explizite Szenarien und Bewertungen von erneuerbaren Energien, Biomasse und Stoffströmen,

Nachhaltigkeits-Systemanalyse und Innovation für Technologie- und Wissenstransfer und Umsetzung.
Ziel ist es, einen ganzheitlichen wissenschaftlichen Blick auf die Sicherheit nuklearer Endlagersysteme zu werfen und ihre realitätsnahe Entwicklung im Hinblick auf physikalische, chemische und mikrobiologische Prozesse zu quantifizieren. Zu den spezifischen Zielen gehören die Entwicklung experimenteller und modelltechnischer Fähigkeiten für die Hochskalierung verwandter multiphysikalischer und biogeochemischer Prozesse vom Labor- auf den Feldmaßstab und die Einrichtung nahtloser Arbeitsabläufe für die Sicherheits-/Leistungsanalyse/-bewertung einschließlich datenwissenschaftlicher Methoden.
Ziel des Helmholtz-Zukunftsprojekts ARCHES ist die Entwicklung von heterogenen, autonomen und vernetzten Robotersystemen in einem Konsortium der Helmholtz-Zentren DLR, AWI, GEOMAR und KIT. Die zukünftigen Anwendungsfelder reichen von der Umweltüberwachung der Ozeane über die technische Krisenintervention bis hin zur Erkundung des Sonnensystems. Ziel ist es, Ansätze zu entwickeln, die es Robotern erlauben, Messdaten autonom zu erfassen, zu analysieren und zu interpretieren.

www.arches-projekt.de/en/project-arches/

Cross-Topic Activities (CTA)

MOSES ist ein neues Beobachtungssystem, das vom Forschungsbereich Erde und Umwelt entwickelt wurde. Es besteht aus hochflexiblen und mobilen Beobachtungsmodulen, die speziell darauf ausgelegt sind, die Auswirkungen kurzfristiger Ereignisse auf die langfristige Entwicklung von Erd- und Umweltsystemen zu entschlüsseln. Das Hauptziel besteht darin, Ereignisse von ihrem Ursprung bis zu ihrem Abklingen mit hochauflösenden Beobachtungen zu erfassen.

www.moses-helmholtz.de
Das Ziel von TERENO ist es, die Auswirkungen des Klimawandels auf das terrestrische System (von der Atmosphäre bis zum Grundwasser) durch integrierte Beobachtung, neue experimentelle Methoden und integrierte Modelle zu bewerten. TERENO besteht aus vier terrestrischen Observatorien, die typische Landschaften in Deutschland und Mitteleuropa repräsentieren, die als besonders anfällig für die Auswirkungen des globalen und des Klimawandels gelten.

www.tereno.net
Das übergeordnete Ziel von ESM ist die Entwicklung und Anwendung innovativer Erdsystemmodellierungskapazitäten, die es der wissenschaftlichen Gemeinschaft ermöglichen, zur Lösung einiger der großen Herausforderungen beizutragen, vor denen die Menschheit steht. Zu den spezifischeren wissenschaftlichen Zielen gehören i) die Verbesserung der Darstellung von Schlüsselprozessen in Modellen, ii) die Festlegung eines koordinierten Konzepts für die Kopplung von Erdsystemmodellkompartimenten und die Einbeziehung neuer Kompartimente, iii) die Entwicklung gemeinsamer Datenassimilationskapazitäten und iv) die Koordinierung von Simulationen zur Unterstützung des gesamten Programms (sogenannte „Grenzsimulationen“). Ein strategisches Ziel ist die Entwicklung einer langfristigen Modellierungsstrategie, einschließlich der Harmonisierung der Modellierungsaktivitäten innerhalb von Helmholtz.

www.esm-project.net
Die Ziele von Digital Earth (DE) sind dreierlei: i) die Datenerfassung durch bessere und schnellere Analysen von Feld- und Modelldaten einschließlich Vorhersagen in Raum und Zeit zu steuern (Smart Monitoring), ii) die Fähigkeiten und Kompetenzen in Bezug auf visuelle und rechnerische Datenanalysen und -synthese zu verbessern (Data Exploration) und iii) Strukturen für eine nachhaltige Zusammenarbeit zwischen den Zentren und externen Experten in der Datenwissenschaft zu schaffen, um Wissen zu verbreiten, Redundanzen zu verringern und eine nachhaltige Entwicklung in der Datenwissenschaft zu ermöglichen. Herausforderungen innerhalb der DE sind durch die große Menge an Daten aus den verschiedenen Erdkompartimenten, deren unterschiedliche zeitliche und räumliche Auflösung, Datenformate sowie Datenvolumen gegeben.

Dieses CTA ist abgeschlossen, aber die Inhalte werden in anderen Initiativen fortgeführt (z.B. DataHub)

https://www.digitalearth-hgf.de/
Extremereignisse im Zusammenhang mit atmosphärischen, geosphärischen, geologischen oder ozeanischen Störungen stellen eine potenzielle Bedrohung für Gesellschaften, ihre Werte und die Umwelt dar. Angesichts der statistischen Eigenschaften von Extremwertverteilungen wird erwartet, dass Wetter- und Klimaextreme in Zukunft überproportional zunehmen werden, zusammen mit weiteren Verschiebungen nach oben, z. B. bei der Durchschnittstemperatur, der Versauerung der Ozeane oder dem Sauerstoffmangel. Darüber hinaus werden die Gesellschaften durch die zunehmende Globalisierung und Urbanisierung, die wachsende Abhängigkeit und den zunehmenden Durchdringungsgrad kritischer Infrastrukturen sowie die Konzentration von Vermögenswerten in gefährdeten Regionen immer anfälliger.

Dieses CTA ist abgeschlossen, aber die Aktivitäten in dieser Richtung werden in MOSES und im SynCom fortgesetzt.

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Das wichtigste strategische Ziel der themenübergreifenden Aktivität ist es, Experten für den Kohlenstoffkreislauf aus allen relevanten Bereichen des Helmholtz-Forschungsbereichs Erde und Umwelt zusammenzubringen. Unser Ziel ist es, alle wichtigen Kompartimente des Erdsystems abzudecken, einschließlich Lithosphäre, Atmosphäre, Ozean, Land und Küste und anhand von Beobachtung, Monitoring und Modellierungsmethoden die Kohlenstoffquellen-, -transfer- und -senkenprozesse zu erfassen sowie ihre Verbindungen und Wechselwirkungen mit anderen Elementkreisläufen (insbesondere N- und P-Kreislauf) und ihrer Sensibilität gegenüber (sich ändernden) Randbedingungen auf verschiedenen Zeitskalen zu quantifizieren.

Der Forschungsbereich Erde und Umwelt DataHub

Der Forschungsbereich (FB) Erde und Umwelt misst und modelliert die Eigenschaften des Erdsystems, um vergangene und zukünftige Veränderungen zu verstehen. Daher verfügt er bereits über eine Fülle von Daten, die darüber hinaus schnell anwächst. Um diese Daten FAIR zu machen (und zu halten), wird das Forschungsdatenmanagement im RF im DataHub zusammengefasst. Der DataHub - eine verteilte Informationsinfrastruktur - ist Teil der umfassenderen Digitalisierungsstrategie des FB und der Helmholtz-Gemeinschaft im Allgemeinen und auch ein Angebot an die NFDI und NFDI4Earth im Besonderen. Auf diese Weise wird neue Forschung - auf der Grundlage von FAIR-Daten und open science - in der breiteren Gemeinschaft der Erdsystemwissenschaft und darüber hinaus ermöglicht, einschließlich Verbindungen zu Gesundheit, Wirtschaft, Energie usw., um gemeinsam große gesellschaftliche Herausforderungen zu bewältigen.