Erdsystem-Resilienz im Anthropozän

 

Im Anthropozän besteht mit der exponentiellen Zunahme der menschlich verursachten Belastungen wie Treibhausgasemissionen und Landnutzungsänderungen ein zunehmendes Risiko, kritische Schwellenwerte und Kipppunkte zu überschreiten. Hierdurch können biophysikalische Prozesse geschwächt werden, die den Zustand des gesamten Erdsystems regulieren. Diese Entwicklung könnte das Rückkopplungssystem der Erde von vorherrschend dämpfenden (negativen) Rückkopplungen hin zu selbstverstärkenden Prozessen (positive Rückkopplungen) verändern. Es ist daher dringend erforderlich, den Zustand der Selbstregulierungs- und Regenerationskapazitäten unseres planetaren Lebensraums, kurz die Resilienz des Erdsystems, besser zu verstehen und zu quantifizieren.

Erdsystem-Resilienz im Anthropozän

Das Ziel dieses FutureLabs ist es, einen theoretischen und quantitativen Konzeptrahmen zu entwickeln, mit dem die Widerstandsfähigkeit des Erdsystems im Anthropozän charakterisiert und die Schwellenwerte kritischer geophysikalischer, ökologischer und gesellschaftlicher Komponenten untersucht werden können, die bisher nur fragmentarisch bekannt sind. Hierfür identifizieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kritische Bedingungen und Kipppunkte für diese Subsysteme, analysieren deren Fähigkeit, Störungen zu widerstehen und sich von ihnen zu erholen und untersuchen das Risiko von kaskadierenden Interaktionen zwischen ihnen.

Das FutureLab ist in der Forschungsabteilung 1 für Erdsystemanalyse (RD1) angesiedelt und arbeitet eng mit den RD1-Arbeitsgruppen Eisdynamik (ICE) und Erdgesamtsystemanalyse (WhESA) zusammen. Es ist außerdem in Kernaktivitäten anderer Forschungsabteilungen eingebunden. So wurden im Rahmen der COPAN-Kollaboration und des DominoES-Projekts bereits mehrere Kooperationen mit RD4 und dem FutureLab zu Spieltheorie und Netzwerken interagierender Akteure (GaNe) eingerichtet.

Auf internationaler Ebene trägt das FutureLab zur Arbeit der Earth Commission bei und kooperiert mit dem ERC-Projekt ERA am Stockholm Resilience Center. Es ist in die Earth Resilience and Sustainability Initiative eingebettet, die eine gemeinsame Aktivität der Princeton University, des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und des Stockholm Resilience Centers ist.

Hauptforschungsfragen

  • Wie hoch ist das Risiko für die Entstehung von Dominoeffekten und Kaskadendynamiken interagierender Kippelemente im Klimasystem der Erde und in den menschlichen Gesellschaften?
  • Wie kann die Widerstandsfähigkeit des Erdsystems und seiner wechselwirkenden geophysikalischen, ökologischen und gesellschaftlichen Komponenten unter anthropogenen Störungen definiert, modelliert und gemessen werden?

Wichtige Forschungsziele

  • Untersuchung der Rolle potenziell kaskadierender, interagierender Kippdynamiken im Klimasystem der Erde und gesellschaftlichen Systemen.
  • Entwicklung eines Frameworks zur Definition und Charakterisierung der Widerstandsfähigkeit des Erdsystems innerhalb der planetaren Grenzen.
  • Mitwirkung bei der Erstellung eines operativen Earth Resilience Index.

Um diese Ziele zu erreichen, wird die prozessbasierte Klimamodellierung (POEM-Fokus) mit integrierten Welt-Erde-Modellierungsansätzen (Copan:CORE-Fokus) sowie mit Methoden aus der Komplexitätsforschung kombiniert.


Team