Vom System Erde zum System Erde-Mensch Reinhard F. Hüttl Vorstandsvorsitzender des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ Präsident der acatech Deutsche Akademie der Technikwissenschaften Diversität und Wandel, Wien, 13. Juni 2014 Konferenz Klima im System Erde Berlin 2. - 3. November 2009
Das System Erde Geosphäre Hydrosphäre Kryosphäre Atmosphäre Biosphäre 2
Satellitenmissionen mit GFZ-Beteiligung GFZ 1 (1995-1999) Mini- Satelliten CHAMP (2000-2010) GRACE-FO (2017) GRACE (2002) EnMAP (2017) GOCE (2009-2013) Swarm (2013) TerraSAR-X (2007), TanDEM-X (2010) 3
Potsdamer Schwerekartoffel Seite 4 4
Globale Meeresspiegeländerungen (03/1993 bis 07/2011) von Topex-, Jason-1- und Jason-2-Satellitenaltimetrie Globaler Trend (von 60 S bis 60 N): 3,3 mm/jahr ± 0,6 mm inkl. Korrektur für Glacial Isostatic Adjustment (GIA) 3,0 mm/jahr ± 0,6 mm ohne GIA-Korrektur 5
Erdmagnetfeld Beispiel Südatlantik-Anomalie Magnetische Feldstärke an der Erdoberfläche TOPEX/Poseidon-Anomalien [nt] Schwächezonen im Erdmagnetfeld Folge: Störungen auf Satelliten durch Strahlung 6
Geomagnetische Exkursion kurzzeitige Umpolung (aus: Nowaczyk et al., Earth and Planetary Science Letters, 2012) Seite 7 7
Erdmagnetfeld: Schutzschild vor kosmischen Strahlen Quelle: NASA 8
Kontinentaldrift Entstehung des Atlantiks Pangäa-Superkontinent vor ca. 250 Mio. Jahren Plattenkonfiguration heute 9
Antrieb der Plattentektonik im Inneren der Erde: Konvektion 10 10
Automatic GEOFON Global Seismic Monitor 9.0 11
Tsunami-Frühwarnsystem 12
Tiefe Biosphäre Leben im Untergrund Spezifische Biomarker (z. B. Phospholipide) Isotope Bio- Geochemie Tiefe Biosphäre Geologische Rekonstruktion Mikrobiologie AODC (Acridine Orange direct count) DNA- und RNA-Ansätze Beckenmodellierung Beckengeschichte Charakterisierung von Habitaten 13
Organische Geochemie Abbau von Erdöl Anaerobe Bakterien fressen Erdöl 14
Klimadynamik Anthropogene Faktoren Natürliche Faktoren Klimawandel heute und in Zukunft 15
Klimafaktor Mensch nach Crowley, 2000 16
Glaziale Klimavariabilität Regionale Konsequenzen für die Vegetation Abholzung durch Römer 17
Natürliche Klimadynamik warm t~2 C Alter (in 1000 Jahren) 0 10 letzte 200 Jahre ~ 6 a Wechsel ~ 3 a 20 warm kalt Holozän Spätglazial t~6-8 C kalt Datenquelle: Grönland-Eiskern 18
Neue Analyseverfahren 19
Neue Analyseverfahren 20
Saisonale terrestrische Archive Baumringe: Erkennen von Extremereignissen Trockenphasen im Frühjahr Trockenphasen im Sommer Harzkanäle Holzdichteschwankung 21
Temp z-scores J-M Temp ( C) Was wir wissen aus Klimaarchiven... Klimaänderungen sind regional und saisonal unterschiedlich 12 10 8 Januar bis Mai-Temperaturen in der Türkei aus Baumringen 6 4 2 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Year 2 1 0-1 -2 61-yr moving averages 2 1 3 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Years 1 + 2: Rekonstruktionen nordhemisphärischer Mitteltemperaturen (Moberg et al., 2005; Mann et al., 2008) 3: Mittelwerte der Temperaturen Januar bis Mai, Türkei (Heinrich et al., 2013) 22
Die Ressource Boden Geo-Ressource Boden eine knappe und endliche Ressource Bedeutung der organischen Bodensubstanz Technologien zur Bodenverbesserung und Produktionssteigerung und -sicherung Prozessverständnis fördern: Interaktion zw. biotischen und abiotischen Bodenkomponenten; Umwandlungsprozesse in der Geo-/Bio-/Atmosphäre Technologien des Bodenschutzes Neuartige Ansätze der Landnutzung Critical Zone-Konzept 23
Entwicklung integrativer Forschungsansätze: Beispiel Critical Zone -Konzept Das Wissen über die in der Critical Zone ablaufenden Prozesse ist entscheidend, um die zur Biomasseproduktion so wichtige Georessource Boden zu erhalten. 24
Alternative Landnutzungskonzepte Agroforstsysteme 25
Weltbevölkerung in Milliarden Wachstum der Weltbevölkerung 1950-2100 Jahr mittel hoch niedrig gleichbleibende Geburtenhäufigkeit Quelle: World Population Prospects: The 2012 Revision. New York: United Nations 26
Vom System Erde zum System Erde-Mensch System Erde Geosphäre Hydrosphäre Kryosphäre Biosphäre Atmosphäre Georisiken Erdbeben Vulkanismus Überschwemmungen Georessourcen Mineralische Rohstoffe Energierohstoffe Wasser Boden System Erde-Mensch Geosphäre Hydrosphäre Kryosphäre Biosphäre Atmosphäre Anthroposphäre (Lebensraum des Menschen, Human Habitat) Umweltveränderungen 27