Der Forschungsbereich "Erde & Umwelt"

Forschungsbereichskoordinator bis 31.12.2014: Prof. Dr. Georg Teutsch, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ; Pressestelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ: Suzanne Hufe, Telefon 0341/235-1630, presse(at)ufz.de

Beteiligte Helmholtz-Zentren

  • Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)
  • Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR)
  • Forschungszentrum Jülich (FZJ)
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG)
  • Helmholtz Zentrum München - Deutsches Zentrum für Gesundheit und Umwelt (HMGU)
  • Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
  • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Programme: Der Forschungsbereich bündelt seine Aktivitäten ab 2014 in fünf Programmen:

  • Geosystem: Erde im Wandel
  • Marine, Küsten- und Polare Systeme
  • Ozeane: Von der Tiefsee bis zur Atmosphäre
  • Atmosphäre und Klima
  • Terrestrische Umwelt

Wissenschaftliche Herausforderungen

Die globale Herausforderung für die Erd- und Umweltforschung ist es, notwendiges Grund- und Anwendungswissen bereitzustellen, um so langfristig und nachhaltig die menschlichen Lebensgrundlagen zu sichern. Hierzu gehört die Entwicklung von Strategien für den Umgang mit den Ressourcen des Erdsystems, mit natürlichen Phänomenen und ihren Gefahren sowie die Bewertung der menschlichen Einflussnahme auf die natürlichen Systeme und deren Auswirkungen auf den Menschen.

Der Forschungsbereich "Erde und Umwelt" besitzt im nationalen und internationalen Vergleich eine sehr gute Ausgangsposition, um wesentliche Beiträge zu diesen Zielen leisten zu können. So zeichnet er sich durch einzigartige Forschungsinfrastrukturen und -plattformen aus (z.B. Schiffe, Flugzeuge, Zeppeline, Satelliten, Observatorien, Simulationskammern), die langfristig angelegte Beobachtungsreihen und eine exzellente Forschung erlauben.

Die zentralen inhaltlichen Herausforderungen ("Grand Challenges") für den Forschungsbereich "Erde und Umwelt" der Helmholtz-Gemeinschaft liegen vor allem in sechs Bereichen: 

  • Erdsystemdynamik und Risiken,
  • Klimavariabilität und Klimawandel,
  • Wasserverfügbarkeit und Wassermanagement,
  • Ökosystemdynamik und Biodiversität,
  • Nachhaltige Ressourcennutzung und
  • Sozio-ökonomische Dimension des globalen Wandels.

Gutachteraussagen und Empfehlungen zum gesamten Forschungsbereich "Erde und Umwelt":

Insgesamt bewerten die Gutachter die wissenschaftliche Qualität aller Programme und der beteiligten Helmholtz-Zentren im nationalen und internationalen Vergleich als sehr gut und weisen auf deren besondere strategische Relevanz für Gesellschaft, Wirtschaft und Forschung hin. Darüber hinaus geben die Gutachtergruppen einige übergreifende Stellungnahmen und Empfehlungen ab, die für die künftige Arbeit von großer Bedeutung sind, darunter:

Datenmanagement und Modellierung: Die Gutachter empfehlen die Entwicklung eines Konzepts für die Bereitstellung und Archivierung von Felddaten, langfristigen Beobachtungs- sowie Modelldaten. Weiterhin sollten die Modellierungskompetenzen gestärkt und eine klare Strategie für diesen Bereich entwickelt werden (z.B. bezogen auf Erdsystem- oder Klimamodellierung).

Synthese von Forschungsdaten und Integration in zukünftige interdisziplinäre Kooperationen: Große globale Herausforderungen erfordern die Bearbeitung komplexer wissenschaftlicher Fragestellungen. Die Gutachter raten dazu, die Verbindungen zwischen den Programmen bzw. Wissenschaftlern in diesem Zusammenhang weiter zu stärken, und sich für entsprechend umfassende und multidisziplinäre Forschungsansätze offen zu halten.

Wissenstransfer: Der Transfer wissenschaftlicher Ergebnisse in Wirtschaft und Gesellschaft ist wichtiger Bestandteil der Mission der Helmholtz-Gemeinschaft. Die Gutachter sehen die Möglichkeit, sich dieser Herausforderung noch entschiedener dadurch zu stellen, dass Fragestellungen und Bedürfnisse der einzelnen Nutzer systematischer analysiert und Inhalte und Form der Informationen entsprechend angepasst werden. Die Gutachter empfehlen, in der nächsten Programmperiode eine entsprechende Strategie im Forschungsbereich zu entwickeln.

Empfehlungen zur Finanzierung durch den Helmholtz-Senat:

In 2014 standen für den Forschungsbereich Erde und Umwelt Zuwendungen in Höhe von 335 Millionen Euro zur Verfügung. Für die fünfjährige Förderperiode ist ein jährlicher Aufwuchs von drei Prozent vorgesehen, um den Forschungsbereich gezielt zu stärken. Davon profitieren auch die im Bereich Erde und Umwelt angesiedelten Forschungsinfrastrukturen wie Forschungsschiffe oder satellitengestützte Erdbeobachtungssysteme.

Wesentliche Schwerpunkte und Gutachteraussagen zu den einzelnen Programmen im Forschungsbereich: 

Programm Geosystem: Erde im Wandel

Gutachtervorsitzender: Prof. Ekhard Salje, University of Cambridge, UK Die Helmholtz-Zentren Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ und in geringem Umfang das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel tragen zum Programm "Geosystem - Erde im Wandel" bei. Dem Programm assoziiert ist die Forschungsinfrastruktur Modular Earth Science Infrastructure (MESI). Das Programm befasst sich mit der Analyse der Prozesse in der Geosphäre sowie Wechselwirkungen mit Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre auf einer für den Menschen überschaubaren Zeitskala. Die wichtigsten Ziele sind die Beobachtung und Modellierung geowissenschaftlicher Schlüsselprozesse, das Verständnis und die Bewertung der Auswirkungen dieser Prozesse, die Entwicklung von Lösungen und Strategien in der Gefährdungsvermeidung und Risikominderung sowie die Entwicklung von Geotechnologien zur Verwendung unter Tage (für weitere Informationen s. Anhang EU 1 Kurzbeschreibung des Programms Geosystem: Erde im Wandel).

Die Gutachter bescheinigen dem Programm eine hohe, in Teilen exzellente wissenschaftliche Qualität, sehen jedoch eine Reihe von Möglichkeiten, das tatsächliche Potential dieses strategisch wichtigen Programms noch breiter auszuschöpfen. So empfehlen sie eine Stärkung der programmeigenen Modellierungskapazitäten in Zusammenhang mit klimarelevanten Erdoberflächenprozessen, eine generelle Ausweitung strategischer Kooperationen mit externen Partnern, verstärkte Anstrengungen bei der Anwerbung internationaler Spitzenwissenschaftler sowie die Entwicklung einer erweiterten Strategie zur Förderung von Karriereplanung und Entwicklung von Führungsfähigkeiten bei Nachwuchswissenschaftlern.

Kontakt: Programmsprecher: Prof. Dr. Onno Oncken, Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ; Pressestelle: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ: Franz Ossing, Telefon: 0331/288-1040, ossing(at)gfz-potsdam.de.

 

Programm Marine, Küsten- und Polare Systeme (PACES II)

Gutachtervorsitzender: Prof. Nicholas Owens, Sir Alister Hardy Foundation for Ocean Science (SAHFOS), UK

Das Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresfoschung (AWI) und das Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung tragen zu diesem Programm bei. Dem Programm assoziiert sind die Forschungsinfrastrukturen des AWI, d.h. die Neumayer-Station III und die Forschungsschiffe POLARSTERN und HEINCKE. Das Programm untersucht vergangene und zukünftige Veränderungen in der Arktis, Antarktis und den Küstengebieten. Es erforscht vor allem den Klimawandel und seine Folgen in den Polarregionen, die Veränderungen der Küstensysteme sowie das Ökosystem der arktischen Tiefsee. Für die kommende Programmperiode wurde ein neues Programmthema aufgenommen, das sich auf die Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Gesellschaft fokussiert und untersucht, auf welche Weise wissenschaftliche Ergebnisse effektiv für Entscheidungsprozesse genutzt werden können (für weitere Informationen s. Anhang EU 2 Kurzbeschreibung des Programms Marine, Küsten- und Polare Systeme).

Die Gutachter bescheinigen dem Programm, das hochgradig relevante Fragen in Zusammenhang mit der globalen Bedeutung der Polarregionen untersucht, eine hohe internationale Konkurrenzfähigkeit. Einige Arbeitsgruppen werden als weltweit führend angesehen. Eine besondere Stärke des Programms ist die exzellente wissenschaftsunterstützende Infrastruktur. Zur weiteren Entwicklung des Programms empfehlen die Gutachter u.a. eine Verstärkung im Bereich der Erdsystemmodellierung und eine Intensivierung der Kooperation mit dem neu gegründeten Programm "OZEANE".

Kontakt: Programmsprecher: Prof. Dr. Thomas Jung, Alfred-Wegener-Institut - Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung; Abteilung Kommunikation und Medien: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Ralf Röchert, Telefon: 0471/4831-1680, Ralf Röchert, Telefon: 0471/4831-1680, ralf.roechert(at)awi.de.

 

Programm Ozeane: Von der Tiefsee bis zur Atmosphäre (OZEANE)

Gutachtervorsitzender: Prof. Susan Avery, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), USA Die Helmholtz-Zentren GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und in geringerem Umfang das Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum - GFZ tragen zu diesem Programm bei. Dem Programm assoziiert sind die Forschungsinfrastrukturen des GEOMAR, d.h. die Forschungsschiffe POSEIDON und ALKOR. Das Programm untersucht die physikalischen, chemischen, biologischen und geologischen Prozesse des gesamten Ozeansystems vom Meeresboden bis zur Atmosphäre in einem interdisziplinären Ansatz. Grundsätzliches Ziel ist es, die Rolle des Ozeans im Klimawandel, den menschlichen Einfluss auf marine Ökosysteme, die mögliche Nutzung biologischer, mineralischer und energetischer Rohstoffe der Meere sowie das Gefahrenpotential geodynamischer Prozesse in den Ozeanbecken und deren Rändern zu untersuchen (für weitere Informationen s. Anhang EU 3 Kurzbeschreibung des Programms Ozeane: Von der Tiefsee bis zur Atmosphäre).

Die Gutachter sind beeindruckt von der durchweg hohen Qualität und hohem wissenschaftlichen Standard der Forschungszentren GEOMAR und des Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ). Basierend auf der breit durchgeführten Meeresforschung, dem Einsatz großer Infrastrukturen, den erfolgreichen PhD- und Postdoc-Programm sowie starken Partnern sieht man das GEOMAR auf gleicher Höhe mit anderen weltweit führenden Institutionen. Zur weiteren Entwicklung des Programms empfehlen die Gutachter dem neu gegründeten Programm vor allem eine Ausweitung von strategischen Partnerschaften innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft. Sie unterstreichen die Wichtigkeit einer ausgereiften Datenmanagement- und Informationsinfrastruktur und ermutigten dazu, auf einzelnen Gebieten der Ozeanforschung eine internationale Führungsrolle anzustreben.

Kontakt: Programmsprecher: Prof. Dr. Kaj Hoernle, Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel; Pressestelle: Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Dr. Andreas Villwock, Telefon: 0431 600-2802, avillwock(at)geomar.de

 

Programm Atmosphäre und Klima (ATMO)

Gutachtervorsitzender: Prof. Akkihebbal Ramaiah Ravishankara, National Oceanic and Atmospheric Administration ESRL, USA

In diesem Programm arbeiten die Helmholtz-Zentren Karlsruher Institut für Technologie und Forschungszentrum Jülich sowie zu einem kleineren Teil das GFZ Potsdam zusammen. Das Hauptziel des Programms ist es, ein besseres Verständnis für die Rolle der Atmosphäre im Klimasystem zu gewinnen. Aus diesem Grund werden die grundlegenden atmosphärischen Prozesse mit Hilfe von anspruchsvollen Messungen atmosphärischer Parameter, Laboruntersuchungen und numerischer Modellierung auf skalenübergreifender Basis untersucht. Die gewonnenen Informationen tragen dazu bei, den natürlichen Zustand der Atmosphäre zu verstehen und zu begreifen, wie die Atmosphäre durch menschliches Handeln beeinflusst wird. Sie leisten dadurch auch einen wichtigen Beitrag zum Umgang mit Umweltveränderungen wie dem Klimawandel, der Luftqualität oder dem Abbau der Ozonschicht (für weitere Informationen s. Anhang EU 4 Kurzbeschreibung des Programms Atmosphäre und Klima (ATMO)).

Der qualitative Gesamteindruck des Programms wird von den Gutachtern als hervorragend eingeschätzt, einzelnen Arbeitsfeldern Weltklasse-Niveau bescheinigt. Der Fortschritt während der letzten Programmperiode war exzellent.

Zur weiteren Entwicklung des Programms empfehlen die Gutachter u.a. die Kohärenz des ATMO Programms durch Ausweitung strategischer Kooperationen zu erhöhen, die regionalen und globalen Modellierungsaktivitäten auszubauen sowie gemeinsam mit externen Anwendern eine Strategie zu entwickeln, die eine Priorisierung von Arbeiten an den zahlreichen Forschungsinfrastrukturen in diesem Programm erlaubt.

Kontakt: Programmsprecher: Prof. Dr. Johannes Orphal, Karlsruher Institut für Technologie; Pressestelle: Karlsruher Institut für Technologie, Monika Landgraf, Telefon: 0721/608-47414, presse(at)kit.edu

 

Programm Terrestrische Umwelt

Gutachtervorsitzender: Prof. P. Suresh C. Rao, Purdue University, USA

In diesem Programm arbeiten die drei Helmholtz-Zentren Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt und das Forschungszentrum Jülich gemeinsam. Das Programm zielt darauf ab, die natürlichen Grundlagen für das Leben und die Gesundheit des Menschen zu erhalten. Es untersucht den Einfluss von globalem Wandel und Klimawandel auf die terrestrischen Umweltsysteme und erarbeitet Managementstrategien und Nutzungsoptionen für eine nachhaltige gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung. Die Forschungsarbeiten decken dabei Größenordnungen ab, die von der Mikroebene bis zur globalen Ebene reichen, wenn auch in den meisten Fällen der Fokus auf der regionalen Skala liegt, wie Wassereinzugsgebiete, ausgewählte Regionen und Landschaften (für weitere Informationen s. Anhang EU 5 Kurzbeschreibung des Programms Terrestrische Umwelt).

Die Gutachter bescheinigen den geplanten Forschungsarbeiten und -themen hochgradige wissenschaftliche Qualität. Sie sehen die führenden Wissenschaftler in diesem Programm als wissenschaftlich äußerst qualifiziert mit hoher nationaler wie internationaler Sichtbarkeit an. Es gelang in dem Programm insbesondere, erhaltene Forschungsergebnisse in konkrete Anwendungen umzusetzen und auch sehr erfolgreich Drittmittel einzuwerben. Zur weiteren Entwicklung des Programms empfehlen die Gutachter, konsequenter innerhalb der verschiedenen Programmthemen zu kommunizieren und die erhaltenen Daten zu integrieren, um auf dieser Basis zu neuen innovativen Fragestellungen und Forschungsansätzen zu kommen. Darüber hinaus sollte der Horizont des Programms ausgeweitet und in höherem Maße auch Herausforderungen außerhalb Deutschlands und der EU angenommen werden.

Kontakt: Programmsprecher: Prof. Dr. Hauke Harms, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ; Pressestelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Susanne Hufe, Telefon: 0341/235-1630, presse(at)ufz.de

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    • Dr. Cathrin Brüchmann
    • Forschungsbereichsbeauftragte Erde und Umwelt
      Helmholtz-Gemeinschaft