Ozeane, Atmosphäre und Biosphäre in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Wie funktioniert das Erdsystem und welche biophysikalischen Grenzen definieren einen sicheren Rahmen für die menschliche Entwicklung?

Die Forschungsabteilung 1 „Erdsystemanalyse“ (RD1) liefert die Grundlagen für die Erdsystemforschung am PIK. Sie erforscht und modelliert physikalische und biogeochemische Prozesse, die das Erdsystem beeinflussen, und die Auswirkungen menschliche Eingriffe auf das Erdsystem. Die RD1-Forschung orientiert sich dabei an folgenden vier Hauptthemen, die durch Forschung am PIK entwickelt und etabliert wurden:

Übergreifende Themen

• Kipppunkte. Grundlagenforschung über nichtlineare Erdsystemprozesse und potentielle kritische Schwellen.
• Planetare Grenzen. Politikrelevante Forschung zur Definition, Quantifizierung und Operationalisierung von planetaren Grenzen und deren Wechselwirkungen.
• Entwicklungspfade der Erde. Forschung über die Dynamik und Funktionsweise des Erdsystems unter natürlichem und menschlichem Antrieb und die daraus resultierenden lang- und kurzfristigen Entwicklungen.
• Extremereignisse. Erforschung der dynamischen Mechanismen und die sich verändernde Statistik extremer Wetterereignisse auf einer sich erwärmenden Erde.

Das Erdsystem in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Hierfür werten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von RD1 historische und Paläoklimadaten für verschiedene Klimazustände aus und entwickeln hieraus Erdsystemmodelle. Sie analysieren aktuelle Beobachtungen und berechnen Szenarien zukünftiger Klima- und Biosphärenveränderungen, um die Rückkopplungen und Wechselwirkungen des Erdsystems besser zu verstehen.

Auswirkungen menschlicher Aktivitäten

Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt der Abteilung liegt in der Rolle menschlicher Aktivitäten wie Treibhausgasemissionen und Landnutzung als Hauptursache des Erdsystemwandels und deren Auswirkungen auf Klima, Ozeane, Ökosysteme und die Gesellschaft. Sie liefert somit die naturwissenschaftlichen Grundlagen für die PIK-Forschung zur Steuerung des globalen Gemeinwesens und zur Aufrechterhaltung eines sicheren und gerechten Rahmens für die Menschheit, um eine nachhaltige Entwicklung innerhalb der planetaren Grenzen zu ermöglichen.

Die Forschung in Forschungsabteilung 1 (RD1) wird in sieben Arbeitsgruppen und einem FutureLab durchgeführt, die jeweils von erfahrenen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern geleitet werden.