Zukunftsbilder von multifunktionalen Landschaften unter Klimawandel, Quelle: Helmholtz-Gemeinschaft
Zukunftsbilder von multifunktionalen Landschaften unter Klimawandel

Robuste Zukunftsbilder
(IP RobustPics):

Sicherung nachhaltiger Entwicklungspfade in Landschaften unter Klimawandel

Landschaften multifunktional zu halten ist zentral für das menschliche Wohlbefinden. Unter den Bedingungen des Klimawandels ist dies eine Herausforderung und erfordert Anpassungsmaßnahmen in allen Sektoren der Landschaftsmanagements. Voraussetzung für fundierte Entscheidungen sind robuste Vorhersagen des funktionalen Verhaltens der betrachteten Entwicklungspfade. Dies erfordert gezielte Weiterentwicklungen in den Bereichen Modellierung, Observation und Data Science. Diese stehen im Zentrum der Forschungsarbeit in der Integrationsplattform „Robuste Zukunftsbilder“ (IP RobustPics).

Zahlreiche Landschaftsfunktionen sind von besonderer Bedeutung für das menschliche Wohlbefinden: Primärproduktion, die Speicherung von Wasser und Kohlenstoff, die verschiedenen Nährstoffkreisläufe, der Abbau von Schadstoffen, Bestäubung und Biokontrolle oder die Bereitstellung von Lebensraum für die Erhaltung von Biodiversität. Alle reagieren jedoch empfindlich auf die prognostizierten Klimaveränderungen, insbesondere die Zunahme von Extremereignisse wie Hitzewellen, Dürren oder Starkregen, aber auch die eingesetzten Bewirtschaftungspraktiken, insbesondere in Sektoren wie Land-, Forst- und Wasserwirtschaft. Entsprechend werden Strategien für eine kurz- oder/und langfristige Anpassung von Managementpraktiken gebraucht, was die Bedeutung saisonaler bis dekadischer Vorhersagen auf großen räumlichen Skalen (national und darüber hinaus) zeigt.

Die angestrebten großflächigen Vorhersagen sind mit Herausforderungen verbunden: (i) mechanistische Fundiertheit, (ii) eine adäquate Berücksichtigung der Heterogenität in den Umweltbedingungen in einer Auflösung, die den operativen Bedürfnissen der angesprochenen Entscheidungsträgern entspricht, (iii) das komplexe Zusammenspiel von hydrologischen, ökologischen und sozio-ökonomischen Prozessen, die traditionell isoliert modelliert werden, (iv) die Einbeziehung von Szenarien des Klimawandels und eines veränderter Landschaftsmanagements. Diese erfordern eine neue Generation von terrestrischen Umweltmodellen, die integrierter sind und großflächige Simulationen in einer operational relevanten Auflösung erlauben. Ihre Parametrisierung und Validierung ist eine weitere Herausforderung, die durch Verknüpfung dieser Modelle mit neuartigen geo-referenzierten Daten aus der Erdbeobachtung (vor allem Fernerkundung) sowie Anwendung von Data Science gemeistert werden kann. Die Entwicklung geeigneter Konzepte, Methoden, Werkzeuge und Workflows ist Kern der IP-Forschung. Ihre Anwendung erfolgt gemeinsam mit anderen IPs, um „robuste Zukunftsbilder“ für verschiedene Einsatzfelder zu entwickeln.

Die Forschung der Integrationsplattform erfolgt in fünf thematischen Plattform-Projekten (PP) zu Schlüsselelementen der Entwicklung von „Robusten Zukunftsbildern“:

Schema des IP RobustPics
Schema des IP RobustPics

Die Integrationsplattform RobustPics verfolgt einen missions- und produktorientierten Ansatz. Wie das gesamte Topic 5 ("Future Landscapes") des gesamten Helmholtz-Programms soll IP RobustPics dazu beitragen, nachhaltige Lösungen zur Sicherung der Multifunktionalität von Landschaften im Klimawandel bereitzustellen.
Alle Aktivitäten des IP RobustPics (Forschung und Austausch) sind der Erfüllung der Mission gewidmet: der Bereitstellung von Datenprodukten, die für die Bewertung von Entwicklungspfaden in Landschaften, die sich aus dem Klimawandel ergeben, erforderlich sind und von Maßnahmen zur Klimaanpassung in Sektoren der Landschaftsbewirtschaftung mit Blick auf multiple Landschaftsfunktionen ("Robuste Zukunftsbilder"). Sie werden als wichtigstes gefordertes "IP-Level-Produkt" angesehen. Ihre Bereitstellung erfordert eine Reihe von methodischen Fortschritten in der Modellierung, Beobachtung und Datenwissenschaft in Form von geeigneten Konzepten, Werkzeugen und Arbeitsabläufen. Die Bereitstellung dieser "Produkte auf PP-Ebene" ist der Hauptzweck der verschiedenen Plattformprojekte (PPs) des IP RobustPics.

Mission and product scheme of IP RobustPics

Das IP RobustPics ist eng mit einer Vielzahl dynamischer nationaler und internationaler wissenschaftlicher Netzwerke verbunden, die über Fachwissen in relevanten Forschungsbereichen verfügen und die Mitglieder sind in verschiedenen verantwortlichen Funktionen tätig. Gemäß seiner Politik will das IP RobustPics diese Netzwerke nutzen, indem es einen raschen Wissenstransfer zwischen dem IP und diesen Netzwerken sicherstellt, aber auch spezifische Maßnahmen zum Kapazitätsaufbau anbietet.

Logo RSC4Earth

Remote Sensing Centre for Earth Systems Research (RSC4EARTH), eine gemeinsame Initiative der Universität Leipzig und des UFZ. IP RobustPics Mitglieder sind in RSC4EARTH involviert.

Logo research project MOSES

Modular Observation Solutions for Earth Systems (MOSES), ein neuartiges Beobachtungssystem zur Erforschung des Zusammenspiels von langfristigen Trends und Extremereignissen, das von mehreren Helmholtz-Zentren gemeinsam betrieben und von UFZ / IP RobustPics koordiniert wird.

MOSES

Logo eLTER

Integrated European Long-Term Ecosystem, critical zone and socio- ecological Research Infrastructure (eLTER), ein europaweites Netz von Observatorien, das am UFZ angesiedelt ist; IP RobustPics-Mitglieder sind an der Koordination beteiligt.

eLTER

Logo iDiv

Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), ein nationales Forschungszentrum zusammen mit dem UFZ, das dem iDiv-Konsortium angehört. Acht IP RobustPics-Mitglieder sind auch iDiv-Vollmitglieder, was die Position von Modellierung und Beobachtung im iDiv stärkt.

iDiv

Logo CASUS

Das Wissenschaftszentrum CASUS (Center for Advanced Systems Understanding) in Görlitz, Sachsen, verfolgt die Vision, mit neuen digitalen Methoden ein systematisches Verständnis der komplexen Phänomene unserer Umwelt zu entwickeln.

Science Centre CASUS

Logo DKK

National Earth System Modeling Strategy (natESM), Initiative im Rahmen des Deutschen Klima-Konsortiums (DKK), dem das UFZ angehört und an dem IP RobstPics-Mitglieder beteiligt sind.

natESM @ DKK

Logo AIMES

Analysis, Integration, and Modeling of Earth Systems (AIMES), ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern im Rahmen von Future Earth. IP RobustPics-Mitglieder haben verantwortliche Rollen in den AIMES-Arbeitsgruppen:

Large-scale Behavioral Models of Land use Change
Open Modeling Foundation (OMF)
TERENO logo

TERENO (TERrestrial ENviromental Observatories) ist ein Netzwerk, das vier Observatorien beherbergt, die  eine integrierte Umweltüberwachung von deutschen Regionen mit hoher Anfälligkeit für den Klimawandel ermöglichen. IP RobustPics Mitglieder sind an der Koordination von TERENO beteiligt.

TERENO
The Helmholtz Incubator

Der Helmholtz-Inkubator fördert wegweisende Forschung durch innovative Projekte und Initiativen. In diesem Think Tank kommen Mitglieder des IP RobustPics und weitere Experten aus allen Hemholtz-Zentren zusammen.

Helmholtz-Inkubator