Beteiligte Arbeitsgruppen
Auf dieser Seite sind alle Arbeitsgruppen aufgeführt, deren Forschungsschwerpunkte zu den Ideen des Kernprofilbereich "Intelligente Methoden für Erdsystemwissenschaften" passen.
Geographie
- Unbemannte Luftfahrzeuge
- Radar und hyperspektrale Fernerkundung für landwirtschaftliche Anwendungen
- Landnutzungsanalyse
- Geodateninfrastrukturen
- Terrestrisches Laserscanning
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Aktuelle Projekte in der AG Ökosystemforschung:
- Transport von Mikroplastik im Boden und auf Bodenoberflächen (SFB 1357 Mikroplastik)
- Straßenbezogene Zielkonflikte zwischen Naturschutz und Entwicklung (SFB/TR 228 Future Rural Africa)
Diese Arbeitsgruppe beschäftigt sich insbesondere mit Fragen der umweltorientierten Wirtschaftsgeographie und der regionalen Wirtschaftsentwicklung. Schwerpunkte der Forschungstätigkeit bilden dabei Umweltmanagement und Umweltgovernance, die ökologischen und sozialen Folgen der wirtschaftlichen Globalisierung, transnationale Wertschöpfungsketten und Netzwerke sowie ökonomische und soziale Aspekte von Naturgefahren...Weiter lesen
Die Schwerpunkte in Forschung und Lehre der Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Peter Dannenberg umfassen im Wesentlichen folgende Forschungsfelder:
- Globaler Süden im Kontext wirtschaftlicher Globalisierung
- Entwicklung und Nachhaltigkeit im Globalen Süden
- Europäische Stadt- und Regionalentwicklung
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Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt auf der Metropolen- und Megastadtforschung mit Fokus auf folgenden Themenbereichen: Urbanisierungsdynamiken, Regier-/Steuerbarkeit und Governance, Informalität, Konflikt- und Risikoforschung sowie urbane Gesundheit...Weiter lesen
Schwerpunkte der Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe Bodengeographie/Bodenkunde sind Arbeiten zum Verhalten von Schadstoffen in belasteten Böden und Untersuchungen zur Charakterisierung und zum Stoffumsatz von Böden mit (zeitweise) reduzierenden Bedingungen. Prozessorientierte Arbeiten und die Verknüpfung von Gelände- und Laboruntersuchungen stehen im Fokus der Arbeitsgruppe. Der Arbeitsgruppe steht ein modern eingerichtetes, 800 m2 großes Labor zur Verfügung...Weiter lesen
Die Arbeitsgruppe für Geomorphologie & Geochronologie befasst sich vor allem mit der Frage wie physische, biologische und anthropogene Prozesse unsere Erdoberfläche gestalten. Ziel ist es, Prozesszusammenhänge in Sediment-, Boden- und Landschaftssystemen besser zu verstehen, um deren Dynamik im Zuge des globalen Umweltwandels besser vorhersagen zu können. Die AG befindet sich derzeit im Aufbau.
Ein Forschungsschwerpunkt der AG ist die Entwicklung Lumineszenz-basierter Methoden zur Altersbestimmung von Sedimenten und der Quantifizierung von Boden- und Landschaftsprozessen...Weiter lesen
Der durch die Globalisierung forcierte Strukturwandel und die zunehmende Interdependenz ökonomischer Prozesse stellen Regionen vor neue Herausforderungen. Dies führt zu einem gleichzeitigen Nebeneinander von Wachstum, Stagnation und Schrumpfung, und zwar in allen Teilräumen der Welt. Die Regionen unterschiedlichen Entwicklungsstandes stehen im Fokus unserer Arbeitsgruppe...Weiter lesen
Das zentrale Forschungsthema am Lehrstuhl für Hydrogeographie und Klimatologie ist die Untersuchung von Wasser, Kohlenstoff- und Nährstofflüssen an der Landoberfläche. Insbesondere widmen wir uns der Untersuchung der räumlichen Heterogenität und zeitlichen Variabilität dieser Flüsse, den Wechselwirkungen untereinander und Interaktionen mit dem Klimasystem....Weiter lesen
Geologie und Mineralogie
Das Quartär umfasst die vergangenen 2,6 Millionen Jahre. Es bildet damit das jüngste chronostratigraphische System der Erdgeschichte. Besondere Bedeutung hat das Quartär (1) für die Paläoklimaforschung, da es durch ein besonders kaltes und variables Klima gekennzeichnet ist, (2) für die Umweltforschung, da aus der quartären Geschichte auf zukünftige Umweltentwicklungen geschlossen werden kann und (3) für die Georessourcen, da Grundwasser sowie wichtige Bau- und Rohstoffe in großem Umfang in quartären Sedimenten gespeichert sind....Weiter lesen
Diese AG befasst sich mit der methodologischen Entwicklung und Anwendung kosmogener Nuklide für geowissenschaftliche Fragestellungen. Die Labore (normale Laborbereiche bis hin zu Reinraumlabore ISO6) sind für die Präparation von terrestrischen Proben für die 10Be-, 14C (in-situ), 26Al- und 36Cl-Analyse konzipiert. Weiterhin ist in unseren Laboren die chemische Aufbereitung schwerer Ionen wie 239,240,242,244Pu-Isotope zur anschließenden Messung mittels Beschleunigermassenspektrometrie möglich...Weiter lesen
Die Arbeitsgruppe befasst sich mit der atomaren Struktur, den physikalischen und thermodynamischen Eigenschaften kristalliner und nichtkristalliner Stoffen (Minerale, Schmelzen, Gläser, wässrige Fluide) sowie deren Wechselwirkung im Erdsystem. Dabei werden experimentelle Ansätze mit Simulationen auf molekularer Ebene kombiniert.
Schwerpunkt der Arbeitsgruppe Organische Geochemie & 14C ist die Anwendung von 14C-Analysen in Kombination mit organisch-geochemischen Methoden zur Untersuchung der Kohlenstoffdynamik in terrestrischen und aquatischen Systemen. Unser besonderes Interesse liegt auf der 14C-Analyse einzelner organischer 'Biomarker'-Verbindungen (compound-specific 14C) und der Analyse von CO2. Ein weiterer Schwerpunkt ist Nutzung von Lipid-Biomarkern zur Rekonstruktion von Paläoumwelt-/-klimabedingungen...Weiter lesen
Die Arbeitsgruppe Mikropaläontologie und Paläoökologie (MicPal) an der Universität zu Köln hat sich zum Ziel gesetzt, durch die Erforschung von Foraminiferen neue Perspektiven auf vergangene Ökosysteme und die Dynamik des Ozean-Klimas zu eröffnen.
Foraminiferen sind einzellige Organismen, die ein breites Spektrum an benthischen und planktischen Lebensräumen in den Weltmeeren besiedeln.
Das MicPal-Labor ist mit Einrichtungen für die Lagerung und Aufbereitung von Mikrofossilienproben sowie mit hochmodernen Stereomikroskopen und digitalen Bildgebungssystemen ausgestattet...Weiter lesen
Die Arbeitsgruppe Geo-/Kosmochemie befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung neuartiger Analysetechniken auf dem Gebiet der Isotopen- und Spurenelementgeochemie. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf Hochtemperaturprozessen im Zusammenhang mit der Krusten-Mantel-Evolution auf der Erde, dem Ursprung des Sonnensystems und der frühen Erdentwicklung. In den letzten Jahren sind auch Niedertemperaturprozesse zu einem Forschungsthema dieser Gruppe geworden...Weiter lesen
Die Arbeitsgruppe Petrologie am Institut für Geologie und Mineralogie hat ein breites Interesse an der Entstehung von magmatischen und metamorphen Gesteinen. Frühere Projekte unter der Leitung von Prof. Dr. Reiner Kleinschrodt befassten sich mit Gesteinen aus der unteren kontinentalen Kruste aus Gebieten in Nord-Italien, Sri Lanka und Süd-Indien. Aktuelle Projekte unter der Leitung von Dr. Yannick Bussweiler befassen sich mit diversen intrakontinentalen Vulkaniten (wie z.B. Kimberliten und Alkali-Basalten) und deren Mantelxenolithen...Weiter lesen
Aktuelle Themen aus dieser Arbeitsgruppe:
- Extremes CO2 Treibhaus heizte die junge Erde auf: Hohe Temperaturen auf der jungen Erde bei niedriger Sonneneinstrahlungen wurden wahrscheinlich durch viel Kohlendioxid in der Atmosphäre verursacht / Mit dem Beginn der Plattentektonik wurde es kälter, da das CO2 nach und nach auf den Kontinenten gespeichert wurde.
- Schon der Neandertaler litt unter dem Klimawandel: Wechselnde Klimaverhältnisse, Trockenheit und Dürre könnten wesentlich für das Aussterben des Neandertalers verantwortlich gewesen sein.
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Die geobiologische Forschung erforscht das Zusammenspiel von Biosphäre und Geosphäre und deren gemeinsame Entwicklung durch Raum und Zeit. Die Geobiologie zielt darauf ab, die jüngsten biogeochemischen Prozesse grundlegend zu verstehen, um das frühere Leben und die Veränderungen der Umweltbedingungen zu rekonstruieren. Seit dem Präkambrium formen Mikroorganismen die Erde, indem sie Mineralausscheidungen induzieren und geologische Strukturen bilden, diese aber auch durch Biokorrosion zerstören.
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Zu dieser AG gehört die Erdbebenstation Bensberg:
Die wichtigste Aufgabe der Erdbebenstation Bensberg besteht heute in der Erfassung und wissenschaftlichen Auswertung der Erdbeben in den nördlichen Rheinlanden, insbesondere der Niederrheinischen Bucht. Das geologisch gesehen relativ junge Senkungsfeld dieser Bucht gehört neben dem Oberrheingraben, der Schwäbischen Alb und dem Vogtland zu den wichtigen Erdbebengebieten Deutschlands...Weiter lesen
Geophysik und Meteorologie
Die AG Tezkan beschäftigt sich mit der Angewandten Geophysik. Im engeren Sinne versteht man darunter ein Arbeitsgebiet, bei dem mit Hilfe geophysikalischer Messmethoden die Suche nach Lagerstätten von nützlichen Rohstoffen wie Öl und Gas oder auch Metallerzen in den oberen 10 km der Erdkruste durchgeführt wird. Dazu gehöhren auch die immer wichtiger werdenden Anwendungen in der Umweltgeophysik, wo im Zusammenhang mit Deponie- und Altlastenerkundung und Fragestellungen des Grundwassers die oberen 100 m sondiert werden. Die Ingenieurgeophysik zur Vorbereitung großer Baumaßnahmen gehört ebenso dazu.
In der AG Saur geht es um den im Englischen verbreitet benutzte Begriff "space physics", also "die Physik des (Welt-)Raums". Dies wird am Besten mit "Weltraumgeophysik" übersetzt. Im engeren Sinn ist damit die Erforschung des (erdnahen) Weltraums gemeint, also vor allem die Erforschung der Erdmagnetosphäre und des Sonnenwinds. Im weiteren Sinn ist damit auch die Anwendung der im System Erde gelernten Erkenntnisse auf andere Planeten oder Monde zu verstehen, z. B. wie die Untersuchung der Wechselwirkung der Saturnmagnetosphäre mit dem Mond Titan. Magnetfelder und Plasmen sind die Hauptuntersuchungsgegenstände.
In der AG Crewell werden verschiedene Themen der Meteorologie bearbeitet. Ein Beispiel: In der Arktis vollziehen sich rasche Veränderungen, die aus komplexen Rückkopplungsmechanismen resultieren, die nicht gut verstanden werden. Ein besseres Verständnis des arktischen Klimasystems ist daher eine zentrale Herausforderung, die wir durch die Nutzung von boden- und satellitengestützten Fernerkundungsdaten angehen. Insbesondere wollen wir Einblicke in Wasserdampf, Wolken, Niederschlag und Strahlungseffekte in der Arktis gewinnen. Detaillierte Beobachtungen sind hier von entscheidender Bedeutung und stehen aus Langzeitmessungen in Ny-Ålesund, aber auch aus kampagnenbasierten Aktivitäten, z. B. MOSAiC, zur Verfügung.
In der AG Löhnert geht es um die Auswertung von Beobachtungen in der Meteorologie: Es gibt viel zu wenige Beobachtungen in den untersten 1-2 km der Atmosphäre, der sogenannten atmosphärischen Grenzschicht (ABL). Wir forschen an neuen meteorologischen Beobachtungssystemen und untersuchen, ob und wie diese unser Wissen über die Struktur der ABL, z. B. Temperatur, Feuchtigkeit und Winde, verbessern können. Die Entwicklung solcher Methoden kann uns helfen, die physikalischen Prozesse in der ABL, wie turbulente Flüsse oder Wolken- und Niederschlagsbildung, zu erhellen. Außerdem untersuchen wir die Auswirkungen dieser Beobachtungsmethoden auf kurzfristige Wettervorhersagen und auf hochauflösende Re-Analysen.
Ziel der RG Neggers für Integrierte Skalen-adaptive Parametrisierung und Evaluation (InScAPE) ist es, skalen-adaptive Parametrisierungen von kleinskaligen turbulenten und konvektiven Prozessen und Wolken für größerskalige Modelle zu entwickeln und diese mit relevanten Messungen von langfristigen meteorologischen "supersites" einzugrenzen.
Die RG Shao befasst sich mit der Modellierung und Parametrisierung der dynamischen Prozesse, die für die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten des Klimasystems verantwortlich sind. Durch integrierte Modellsysteme soll dabei ermöglicht werden, die Fachkenntnisse aus den unterschiedlichen naturwissenschaftlichen Disziplinen einzubinden.
Informatik
Unser führendes Forschungsziel: Ingenieuren helfen zu verstehen, wie sich softwareintensive Systeme in der Realität verhalten.
Wir forschen aktiv in den Bereichen Requirements Engineering, Software Engineering & Machine Learning, Explainable Intelligent Systems, Research Software Engineering, Data-driven Systems Engineering und Model-based Systems Engineering. Fast jeder Bereich wird von einem unserer Teammitglieder geleitet.
Die Arbeitsgruppe fokussiert ihre Arbeit in Forschung und Lehre auf die Bereiche interaktive Visualisierung und Visual Analytics.
Wir kombinieren interaktive Visualisierungen mit Datenanalysetechniken für die Entscheidungsfindung. Es werden neue interaktive Visualisierungsmethoden für die folgenden Bereiche entwickelt:
- Datenexploration
- Datenanalyse
- Datenpräsentation und Veröffentlichung
Aktuelle Forschungsbereiche:
- High Performance Computing
- Verteiltes Rechnen
- Betriebssysteme
- Modellierung und Simulation
- Big Data
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Trustworthy Machine Learning
Die neue Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Aleksander Bojchevski ist im Aufbau.
Mathematik
Die AG Gassner beschäftigt sich mit der Konstruktion, Analyse und effizienten Implementierung von numerischen Verfahren zur Lösung von nichtlinearen Prozessen die starke Advektion beschreiben, wie etwa kompressible turbulente Strömungen oder Plasmen. Dazu werden sogenannte strukturerhaltende Verfahren entwickelt, welche spezielle Eigenschaften des mathematischen Problems (Erhaltung, Entropie, Kinetische-Energie) exakt abbilden. Dabei liegt der Fokus auch auf der effizienten Implementierung dieser Verfahren auf massiv-parallelen Höchsleistungsrechnern, z.B., in dem Open Source Simulationspaket Trixi.jl (https://github.com/trixi-framework/Trixi.jl).
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Die Forschungsgruppe AG Klawonn arbeitet an der Entwicklung effizienter numerischer Methoden für die Simulation von Problemen aus dem Bereich Computational Science und Engineering. Dies umfasst die Entwicklung effizienter Algorithmen, deren theoretische Analyse und die Implementierung auf großen Parallelrechnern mit bis zu mehreren hunderttausend Kernen. Ein besonderer Schwerpunkt bei den Anwendungen liegt derzeit auf Problemen aus der Biomechanik/Medizin, der Strukturmechanik und den Materialwissenschaften.
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Der Forschungsbereich in der AG Kunoth umfasst:
- Numerische Analyse von PDEs: Wavelet- und Multiskalenverfahren für die numerische Lösung elliptischer partieller Differentialgleichungen, insbesondere: Behandlung von Randbedingungen und Rändern, Methoden für fiktive Bereiche, Vorkonditionierung, Methoden der kleinsten Quadrate, adaptive Methoden.
- Numerische Analyse von Kontrollproblemen: obige Ansätze zur numerischen Lösung von Kontrollproblemen mit PDE-Beschränkungen.
- Approximationstheorie: Konstruktion von biorthogonalen Wavelets und Multiwavelets auf begrenzten Gebieten; Approximation von digitalen Geländedaten; Optimale Kodierung; Approximation durch Ridge-Funktionen.
- Computergestützter geometrischer Entwurf, Statistik: Kurven- und Oberflächenanpassung von ungleichmäßig verteilten Daten und Daten mit Ausreißern durch adaptive Wavelets mit Glättung
- Numerische Analyse von inversen Problemen: Mathematische Modellierung und numerische Simulationen für die lithographische Erzeugung von Nanostrukturen
- Numerische Analyse von Problemen in der Finanzmathematik: Optionspreisberechnungen durch Multiskalenmethoden
- Numerische Analyse von Problemen in der Mikromagnetik: Simulation von dünnschichtigen ferromagnetischen Elementen
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