Das Institut für Küstensysteme mit seinem Norddeutschen Küsten- und Klimabüro am Helmholtz-Zentrum Hereon

Forschung zum Wohle von Klima, Küste und Mensch

• Hydrodynamik und Datenassimilation: Das dynamische System Ozean-Atmosphäre steht auf komplexe und bisher nicht völlig verstandene Weise in Wechselwirkung. Zur Untersuchung dieser Wechselwirkungen werden gekoppelte numerische Modelle für Ozean, Wellen und Ästuare entwickelt. Dabei kommen modernste Techniken zur Datenanalyse und Datenassimilation zum Einsatz, die ein weites Spektrum neu verfügbarer Messsysteme berücksichtigen. Dies ermöglicht u. a. verbesserte Vorhersagen von Extremereignissen und die Entwicklung von Klimaszenarien für Schelfmeere und in Ästuare.
• Regionale Modellierung von Land und Atmosphäre: Um die globalen Küstensysteme und die damit verbundenen Gefahren und Risiken besser zu verstehen, ist die Kopplung zwischen verschiedenen Bestandteilen des Küstensystems wie Atmosphäre/Land, Hydrologie und Ozean notwendig. Hochaufgelöste Darstellungen des Klimas werden genutzt, um die Entwicklung von Extremereignissen oder die Auswirkung von Windparks auf das lokale und regionale Klima zu analysieren.
• Modellbasiertes Maschinelles Lernen: Physikbasierte Simulationen bilden die komplexe Dynamik des Erdsystems gut ab. Sie haben jedoch Defizite in der Datenassimilation, der Parametrisierung und in der Quantifizierung von Unsicherheiten. Maschinelles Lernen lebt von großen Datenmengen, ignoriert jedoch die Physik und lässt sich deshalb nur schlecht auf neue Szenarien übertragen. Die Kombination beider Ansätze wird zur Vorhersage und Rekonstruktion von Klimaveränderungen genutzt.
• Klimaextreme und Impacts: Das regionale Klima schwankt in komplexer und vielfältiger Weise. Ziel der Forschung ist es, die Veränderung des Klimas zu verstehen und Unsicherheiten von Vorhersagen durch die Analyse der Vergangenheit und der Gegenwart zu verringern, um so genauere Aussagen über zukünftige Entwicklungen zu ermöglichen. Zudem werden die Einflüsse von Klima und Extremen auf Küstenräume und die Küstenlinie der Vergangenheit untersucht.
• Küstenklima: Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt gegenwärtig auf den langfristigen Änderungen des marinen Sturm-, Seegangs- und Sturmflutklimas. Um ein umfassendes Bild zu bekommen, werden vergangene Änderungen rekonstruiert, ausgewertet und Szenarien für die Zukunft entwickelt.
• Sedimenttransport und Morphodynamik: Die Küstenmorphologie befindet sich durch Erosion und Ablagerungen von Sedimenten in stetigem Wandel. Der Klimawandel wird sich auch auf diese Dynamik auswirken. In diesem Zusammenhang werden Wechselwirkungen zwischen Ökosystemfunktionen und biogeochemischen Prozessen untersucht. Veränderungen in der Morphologie beeinflussen wiederum die Strömungen von Luft und Wasser.
• Stofftransport und Ökosystemdynamik: Klimaschwankungen, Klimaveränderungen aber auch direkte anthropogene Einwirkungen haben substantielle Auswirkungen auf marine Ökosysteme der Küsten- und Schelfmeere. Komplexe marine Ökosystem- und Schadstoffmodelle werden entwickelt und eingesetzt, um biologische Anpassungsvorgänge zu verstehen und Zukunfts-Szenarien für Küstensysteme zu erstellen.
• Ökosystemmodellierung: Der Forschungsschwerpunkt liegt hier auf den biologischen Steuergrößen biogeochemischer Umsatzprozesse im Sediment und in den unteren Stufen des Nahrungsnetzes (Plankton, benthische Organismen) sowie auf biologischen Anpassungsvorgängen. Hierzu werden neue Hypothesen zu Schlüsselprozessen erarbeitet und neue Konzepte in der Ökosystemmodellierung entwickelt, u. a. um Klimaszenarien für benthische Systeme zu erarbeiten.
• Sozioökonomie des Küstenraumes: Küstengesellschaften beeinflussen Küsten- und Meeresräume im Anthropozän oft stärker als natürliche Prozesse. Diese Lebenswelt wird durch ökonomische Interessen, planerische Eingriffe und gesellschaftliche Verhaltensweisen beeinflusst. Gesellschaftsanalysen werden mit Wirkungsforschung und Strategieentwicklung für Planungs- und Managementansätze im Küstenraum verbunden.
• Wissenstransfer Küsten und Klimaforschung www.kuesten-klimabuero.de: Durch einen langfristigen Stakeholder- Dialog mit der Norddeutschen Öffentlichkeit werden wiederkehrende Informationsbedarfe bzgl. der regionalen Küsten- und Klimaforschung lokalisiert. Regionale Assessment Berichte, Monitoring-Webtools und verständliche Zusammenfassungen sind etablierte Formate für die wissenschaftlich fundierte Interaktion, die als wissenschaftliche Basis zu einer nachhaltigen Küstenentwicklung beiträgt.