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CoSy-CC2

CoSy Grafik

 

CoSy-CC2: Ansätze zum Verständnis der Ursachen und Auswirkungen vergangener, gegenwärtiger und künftiger Klimaveränderungen auf Basis der Theorie komplexer Systeme

Selbständige Forschergruppe im Rahmen des BMBF-Programms "Nachwuchsgruppen Globaler Wandel" (2014-2018)

Projektleiter: Reik Donner

 

Zusammenfassung

Der Begriff „globaler Wandel“ beschreibt fundamentale Veränderungen von Klima, Ökosystemen und Sozio-Ökonomie hinsichtlich der typischen Systemzustände und Dynamiken. Diese Veränderungen laufen auf einer Vielzahl räumlicher und zeitlicher Skalen ab und können zu fundamentalen gesellschaftlichen Veränderungen führen. Eine besondere wissenschaftliche Herausforderung besteht dabei im Vorhandensein teilweise nicht ausreichend verstandener multipler nichtlinearer Wechselwirkungen zwischen Umwelt und Gesellschaft, innerhalb des Klimasystems sowie zwischen natürlicher und anthropogen induzierter Dynamik.


CoSy-CC2 setzt an diesem Punkt an und macht sich die genannten komplexen Zusammenhänge zunutze, um mit Hilfe moderner Verfahren aus den Bereichen Nichtlineare Zeitreihenanalyse und Komplexe Netzwerktheorie Fragestellungen zu bearbeiten, deren Beantwortung eine bessere Abschätzung von Risiken von sowie Möglichkeiten des Umgangs mit Klimaveränderungen ermöglicht. Durch Identifikation relevanter Variablen und Muster der Klimadynamik wird dabei zunächst ein besseres Verständnis der ablaufenden Prozesse erreicht. Dies ermöglicht die systemische und ganzheitliche Untersuchung der Potenziale und Risiken möglicher Vermeidungs- und Anpassungsmaßnahmen gegen möglicherweise irreversible Klimaveränderungen. Aufbauend auf der Entwicklung einer weithin einsetzbaren statistischen Untersuchungs-und Modellierungsmethodik unter besonderer Berücksichtigung netzwerktheoretischer Ansätze werden einerseits konkrete klimawissenschaftliche Fragestellungen untersucht, insbesondere bezüglich der Existenz von Kipp-Punkten in der Klimageschichte, Trends im Auftreten von klimatischen Extremereignissen, der Unterscheidung und Antizipation komplexer Signaturen des natürlichen und anthropogenen Klimawandels sowie der regionalen und globalen Meeresspiegel-Variabilität auf verschiedensten Zeitskalen. Andererseits werden entsprechende Ansätze genutzt, um den Einfluss von Klimaschwankungen auf Wirtschaftskreisläufe besser zu verstehen.


Parallel hierzu lassen sich Entscheidungsfindungsprozesse in Gegenwart multipler entscheidungsrelevanter Kriterien und möglicher Auswirkungen ebenfalls durch Netzwerke darstellen, deren strukturelle Eigenschaften Hinweise auf mögliche kritische Entscheidungspfade liefern. Auf Basis dieser Untersuchungen wird ein allgemeines Entscheidungsunterstützungssystem entwickelt, welches insbesondere im Hinblick auf Vermeidungs- und Anpassungsmaßnahmen im Kontext des Klimawandels eine objektive Vorabbewertung des möglichen Einsatzes politischer Steuerungsinstrumente ermöglicht. Daneben ist dieses System weithin zur Analyse von Entscheidungsfindungsprozessen in verschiedensten Bereichen aus Politik und Wirtschaft einsetzbar.

 

CoSy Team February 2015

 

 

Aktuelle Mitarbeiter

  • Julian Maluck (Doktorand)   -   Klima- und Witterungseinflüsse auf Wirtschaftsprozesse
  • Marc Wiedermann (Doktorand)   -   Anwendungen gekoppelter Netzwerke in der Erdsystemanalyse
  • Chiranjit Mitra (Doktorand)   -   Stabilitätskonzepte und bipartite Modelle für Entscheidungsfindungsprozesse
  • Jasper Franke (Doktorand)   -   Komplixitätsansätze zur Identifikation von Kipppunkten im Paläoklima
  • Jakob Runge (Wissenschaftlicher Mitarbeiter)   -   Identifikation kausaler Zusammenhänge in multivariaten Daten
  • Wolfram Barfuß (Wissenschaftliche Hilfskraft)  -  Implementation von Software-Komponenten zur Netzwerkanalyse und nichtlinearen Zeitreihenanalyse
  • Christian Passow (Studentische Hilfskraft)   -   Untersuchung von Trends in klimatischen Extremereignissen
  • Jann Launer (Studentische Hilfskraft)   -   Modellierung sozio-ökonomischer Dynamik unter sich verändernden Umweltbedingungen am Beispiel der Maya-Zivilisation
  • Michael Lindner (Studentische Hilfskraft)  -  Netzwerkanalyse für Strömungsfelder
  • Pascal Klamser (Studentische Hilfskraft)  -  Einfluss von Meinungsmachern auf das dynamische Verhalten adaptiver Voter-Modelle
  • Gabriele Pilz (Administrative Mitarbeiterin)   -  Projektkoordination
  • Jonatan Siegmund (Administrativer Mitarbeiter)   -   Wissenschaftliche Projektassistenz

 

Ehemalige Mitarbeiter

  • Jakob Runge (Doktorand, 04/14 - 07/14)   -   Identifikation kausaler Zusammenhänge in multivariaten Daten
  • Christiane Walter (Administrative Mitarbeiterin, 08/14 - 10/14)   -   Wissenschaftliche Projektassistenz
  • Boyan Beronov (Studentische Hilfskraft, 05/14 - 12/14)   -   Software-Optimierung zur Analyse komplexer Netzwerke
  • Eva Hauber (Studentische Hilfskraft, 01/15 - 03/15)   -   Test, Implementation und Anwendung von Methoden zur daten-adaptiven Definition von Extremereignissen

 

Laufende Studien- und Abschlussarbeiten

  • Viola Mettin (Universität Augsburg, Master Klima- und Umweltwissenschaften)   -   Trends in Extremtemperaturen (Masterarbeit)
  • Florian Mix (Humboldt Universität zu Berlin, Master Physik)  -  Modellierungsansätze für Preisdynamiken in ökonomischen Netzwerken (Masterarbeit)

 

Abgeschlossene Studien- und Abschlussarbeiten

  • Isabelle Gauger (Eberhard Karls Universität Tübingen, Bachelor Physik)  -  Klimanetzwerk-Ansätze zur Diskriminierung von urbanem und ländlichem Klima
  • Michael Lindner (Humboldt Universität zu Berlin, Bachelor Mathematik)   -   Beschreibung von Strömungsfeldern durch Markov-Netzwerke (Bachelorarbeit)
  • Cordula Schwappach (Friedrich Schiller Universität Jena, Bachelor Physik)   -   Gekoppelte Klimanetzwerke zur Untersuchung von Telekonnektionen des Indischen Monsuns (Gastaufenthalt)
  • Eva Kathrin Hauber (Universität Kopenhagen & Universität für Bodenkultur Wien, Master Environmental Sciences)   -   Einfluss klimatischer Extremereignisse auf Ökosystem-Dynamik (Masterarbeit)
  • Mikhail Khotyakov (LMU München, Master Mathematik)   -   Analytische Theorie zu Rekurrenznetzwerken für chaotische Attraktoren (Masterarbeit)
  • Kathrin Kirchen (Universität Bonn, Master Mathematik)   -   Störungstheoretische Betrachtung von Transportnetzwerken (Forschungspraktikum)
  • Christian Passow (Freie Universität Berlin, Bachelor Meteorologie)   -   Zeitliche Aggregationseffekte auf Trendschätzungen für Extremniederschläge (Forschungspraktikum)

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