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Über Topic 1

Auftrag:

Topic 1 beinhaltet die drei Unterthemen Luftqualität, atmosphärische Rückkopplungsprozesse sowie zukünftige Wetter- und Extremereignisse. Die Erkenntnisse zu diesen Bereichen liefern Anhaltspunkte für die Bewertung von Anpassungs- und Abschwächungsmaßnahmen, während wir uns der Grenze von 1,5°C globaler Erwärmung nähern. Es sollen Beobachtungsmethoden und Modellierungen zu verbesserten atmosphärischen Vorhersagen entwickelt und angewendet werden. Hierbei steht die gesamte Atmosphäre mit allen Prozessen und Rückkopplungen durch die Auswirkungen des globalen Wandels und erhöhter Temperaturen im Mittelpunkt der Betrachtung. Untersucht werden die Auswirkungen des globalen Wandels auf Luftqualität, Wasserressourcen, Treibhausgasbudgets, Landnutzungsänderungen, der Erhalt und Schutz von Ökosystemen und das Risiko extremerer Wetterereignisse.

Schwerpunkte:

Das gemeinsame Ziel der Arbeiten im Topic 1 ist es, eine wissenschaftliche Grundlage für Maßnahmen zur Eindämmung und zur Anpassung an den globalen Wandel zu legen. Die entwickelten Maßnahmen sollen regional eindeutig, wirksam und anwendbar sein. Hierfür ist eine zuverlässige Modellierung von Kopplungsprozessen und Wechselwirkungen zwischen den Erdsystembestandteilen (Atmosphäre, Ozean, Kryosphäre, Landoberfläche, Biosphäre und sozioökonomischen Aspekten) erforderlich. Um dieses langfristige Ziel zu erreichen, werden die einzelnen Modellierungskomponenten mit den übergreifenden Prozessen und Beobachtungsprogrammen in Verbindung gesetzt und weiterentwickelt.

Im Einzelnen konzentrieren wir uns auf die folgenden Ziele:

Bewertung und Analyse der künftigen Luftqualität mit dem Schwerpunkt auf den Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und der Umwelt unter dem Einfluss des globalen Wandels. Hierfür werden die Quellen, Senken und Umwandlungsprozesse erfasst, die sich unmittelbar auf die Luftqualität und die Zusammensetzung der Atmosphäre (einschließlich der Treibhausgase) auswirken. Zudem sollen die Folgen auf Gesundheit, Wirtschaft und Lebensqualität betrachtet werden.

Verlässliche Modellierungen und Vorhersagen werden miteinander verknüpft, um die künftigen Entwicklungen von Klima, Atmosphäre und Landnutzung in Bezug auf die künftigen Lebensbedingungen und Optionen für eine nachhaltige Ressourcennutzung zu bewerten. Um Rückkopplungsprozesse zwischen physikalischen, chemischen, biologischen und sozioökonomischen Prozessen und Mechanismen erforschen und quantifizieren zu können, werden skalenübergreifende Beobachtungs- und Modellierungsmethoden entwickelt.

Verbesserte Vorhersage von Naturgefahren, wie Überschwemmungen und Dürren, mit einem Fokus auf die Anpassung an extreme Wetterverhältnisse im Zuge des globalen Wandels sowie auf das Katastrophenmanagement. Hierfür werden extreme Wetterereignisse im Hinblick auf die Vorhersagbarkeit und Trends durch Beobachtungsprogramme (z.B. MOSES), neue Beobachtungstechniken und komplexe numerische Modelle mit bisher noch nicht erreichter Auflösung genutzt, um diese zu analysieren und zu bewerten.

Integration, Verbesserung und Zusammenführung von Mehrzweck- und modularen Beobachtungsinfrastrukturen für die Atmosphären- und Klimaforschung (ATMOsense ist in Planung). Durch die Einführung neuartiger Techniken für die Datenassimilation wird die Fusion von Modellen und Daten zukünftig erleichtert.

Aufbau einer IT-Dateninfrastruktur und des Fachwissens auf einem international führenden Niveau in der Atmosphären- und Klimaforschung, wobei eine koordinierende Strategie für das gesamte Programm im Gebiet der Umweltdatenwissenschaften verfolgt wird.

Übernahme einer international führenden Rolle in der regionalen Erdsystemmodellierung und einer gestaltenden Rolle in der nationalen Strategie zur Erdsystemmodellierung in Kooperation mit Partnern innerhalb des Programms und der deutschen Forschungsgemeinschaft insgesamt. Die geplante neue ATMOsense-Infrastruktur wird Daten für die skalenübergreifende Modellevaluation bereitstellen.

Etablierung eines international führenden strukturierten Qualifizierungs- und Talentmanagementprogramms für Studenten, Doktoranden bis hin zu Nachwuchsgruppenleitern in der Atmosphären- und Klimaforschung. Zentrale Bausteine eines solchen Programms (spezifisch für die Topic 1) gibt es bereits in den beteiligten Zentren.

Aktuelle Highlights

Oktober 2024

Workshop zur Fernerkundung in Karlsruhe

Am 16. und 17.10.2024 tauschten sich Wissenschaftler der Helmholtz-Forschungsbereiche Erde und Umwelt sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr am KIT über aktuelle Themen der Fernerkundung aus. Diskutiert wurden neue Instrumente, methodische Fortschritte und Anwendungen in erdwissenschaftlichen Bereichen. Des Weiteren wurden Perspektiven zur weiteren Zusammenarbeit und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses erarbeitet. Die Veranstaltung fand im Rahmen der Helmholtz-Aktivität „Collaboration across research fields (CARF) in remote sensing“ statt.

Struktur

Grafische Darstellung der Unterthemen

Details zu den Unterthemen

Beteiligte Zentren