Querschnittskompetenz
Modellierung | Visualisierung
Umweltforschung ist heute ohne den Einsatz von komplexen Computermodellen kaum mehr vorstellbar. Obwohl Fragestellungen der terrestrischen Umweltforschung – beispielsweise die Folgen des Verlustes von biologischer Vielfalt, das Wassermanagement in wasserarmen Regionen, die Effizienz erneuerbarer Energien und die Ressourceneffizienz oder die Wirkung von Umweltchemikalien auf Organismen und Lebensgemeinschaften – sehr unterschiedlich sind, sehen sich Wissenschaftler oft mit ähnlichen methodischen Problemen bei der Erstellung von Modellen konfrontiert.
Häufig gilt es, komplexe, miteinander gekoppelte Systeme nachzubilden, die man erst ansatzweise versteht, oder Prozesse in einem Modell zu integrieren, die sich auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen abspielen.
Die Modellierungs- und Visualisierungsplattform TESSIN trägt dazu bei, die in verschiedenen UFZ-Departments vorhandene Expertise im Bereich der Modellierung zusammenzuführen und zu stärken, integrierte Modellierungskonzepte mit einem systemanalytischen Ansatz zu entwickeln und anzuwenden und deren Ergebnisse Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern zur Verfügung zu stellen. Immer mehr wird dabei auf die präzise Abbildung realer Systeme gesetzt. Dafür werden am UFZ numerische Methoden und wissenschaftliche Software entwickelt, um schließlich aus den Daten, welche für die unterschiedlichsten Umweltprozesse erhoben wurden, Simulationen und Visualisierungen im 3D-Visualisierungszentrum des UFZ zu erstellen.
Beispiele sind optimierte Bewässerungssysteme in der Landwirtschaft, Frühwarnsysteme für Starkregen oder Stürme, die Berechnung von Wasserbilanzen für Regionen mit lückenhafter Datenlage, Ausbreitungsszenarien für Schadstoffe im Grundwasser oder Risikoanalysen für geothermische Prozesse und geotechnische Speicher im Untergrund. Hydrologische Prozesse in Umweltsystemen zu modellieren, ist keine leichte, aber notwendige Aufgabe, denn sie sind ein wichtiger Baustein für bessere Klimamodelle. Die Schwierigkeit liegt darin, die räumliche Heterogenität der Erdoberfläche und des Untergrundes auf unterschiedlichen Skalen möglichst realitätsnah darzustellen. Das reicht von Prozessen in kleinsten Bodenporen bis hin zu ganzen Einzugsgebieten von Flüssen.
Ziel ist es, auf der Grundlage von Modellen und virtueller Realität das Prozessverständnis zu verbessern und den Dialog zwischen Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern zu erleichtern. So können Maßnahmen entwickelt werden, mit deren Hilfe drohende Gefahren vermieden werden und es möglich wird, dass sich Mensch und Umwelt an die Auswirkungen globaler Veränderungen anpassen.
