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Terrestrische Systeme

Die intensivere Landnutzung und eine immer massivere Flächenkonkurrenz durch die Biomasseproduktion zur Rohstoff- und Energieerzeugung führen ebenso wie der vorhergesagte Klimawandel zu einer Veränderung unserer Ökosysteme.

Der vermehrte Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und Dünger sowie die langfristige Veränderung von Niederschlags- und Temperaturmustern beeinflussen die biogeochemischen Stoffflüsse in terrestrischen Systemen nachhaltig. Die Erforschung der Auswirkungen dieser Entwicklung und der Anpassungsfähigkeit terrestrischer Systeme an Veränderungen ist eine Voraussetzung für den nachhaltigen Schutz von Böden und Trinkwasser.

MessaufbautenMessaufbauten auf der TERENO-Freilandversuchsfläche Selhausen.
Copyright: Forschungszentrum Jülich

Jülicher Wissenschaftler untersuchen die hydrologischen und biogeochemischen Prozesse in terrestrischen Systemen. Im Mittelpunkt stehen der Verbleib und das Verhalten anthropogener Stoffe sowie die Aufklärung von Stoffaustauschprozessen im Kontinuum Boden-Pflanze-Atmosphäre und die Kreisläufe wichtiger Stoffe.

Mithilfe einer Kombination von Experiment, Modellierung und innovativen Beobachtungs­technologien werden Prozesse im kleinen wie großen Maßstab untersucht, um Managementempfehlungen zur nachhaltigen und ressourcen­schonenden Nutzung von Böden und Wasser auf naturwissenschaftlicher Basis zu ermöglichen.

Experimentelle Arbeiten mit modernsten Methoden im Labor-, Lysimeter- und Feldmaßstab und der Betrieb experimenteller Plattformen bilden die Basis für die Entwicklung terrestrischer Modelle, die Vorhersagen über den Einfluss von Änderungen der Landnutzung und des Klimas auf Ökosysteme erlauben.

TERENO: Regionale Lösungen für globalen Wandel

Um die Auswirkungen des Klimawandels langfristig zu untersuchen, arbeitet das Forschungszentrum Jülich national und international mit Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen.

Ein Beispiel für eine groß angelegte Kooperation in Deutschland ist das Projekt TERENO. Sechs Helmholtz-Zentren sind an dem Großvorhaben beteiligt, das 2008 von der Helmholtz-Gemeinschaft gestartet wurde und rund 15 Jahre laufen soll. Es vereint Hydrologen, Bodenforscher, Biologen, Klimatologen und Sozioökonomen. Gemeinsam untersuchen sie, welche lokalen Folgen der globale Klimawandel mit sich bringt – für den Boden, das Wasser, die Vegetation und letztendlich den Lebensraum des Menschen.

TERENO steht für TERrestrial ENvironmental Observatories und bezeichnet vier Observatorien zur Erdbeobachtung, die sich von der nordostdeutschen Tiefebene bis zu den Bayrischen Alpen erstrecken. Die Messpunkte sammeln Umweltdaten in der Luft und am Boden.

TERENO: Observatorien und beteiligte Helmholtz-Zentren

Interview mit Prof. Harry Vereecken zum TERENO-Projekt (2011)

Simulationsplattform TerrSys

Welchen Einfluss Böden, Pflanzen und Grundwasser auf Klima und Wetter ausüben, untersuchen Jülicher Wissenschaftler in der Forschungsinitiative "High-Performance Scientific Computing in Terrestrial Systems" (HPSC-TerrSys). Denn das Wetter wie das Klima werden nicht allein von Prozessen in der Atmosphäre geprägt, sondern vielmehr vom Wechselspiel der Land- und Meeresoberflächen mit der Atmosphäre. Das heißt: Auch die Vegetation und sogar tiefere Bodenschichten beeinflussen Temperaturen und Wetterlage. Diesem Wechselspiel möchten die Forscher auf den Grund gehen.

Bisher berücksichtigen die Modelle viele Wechselwirkungen zwischen Grundwasser, Landoberfläche und Atmosphäre jedoch nur stark vereinfacht. Das trägt dazu bei, dass die Simulationen von der Realität abweichen. Um das zu ändern, haben Wissenschaftler aus Bonn und Jülich ein Simulationsmodell entwickelt, das solche Wechselwirkungen erstmals präzise berücksichtigt: TerrSysMP, kurz für Terrestrial Systems Modeling Platform.

Die Simulationen laufen täglich auf den Jülicher Supercomputern JUQUEEN und JURECA und verknüpft bereits existierende Einzelmodelle für Atmosphäre, Landoberflächen und Grundwasser. Die Videos sind auf Youtube aufrufbar.

mehr zu Terrsys mit Überblick zu den Videos

Weitere Informationen

 Terra Incognita - Schwerpunkt Bodenforschung beim Festvortrag 2016: Sonderbeilage zu TERENO und TerrSys (PDF, 1 MB)


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