SFB 1211 Earth - Evolution  at the dry limit

Wasser ist das entscheidende Merkmal der bewohnbaren Erde; es ist für alles Leben, wie wir es kennen, unerlässlich. Die Entwicklung des Lebens in extrem wasserarmen Umgebungen, die große Teile der Erde bedecken, ist nicht gut verstanden. Ebenso wie das Leben hinterlassen auch wassergetriebene Prozesse einzigartige Spuren auf der Erdoberfläche. Der Mars ist der einzige andere Planet, von dem bekannt ist, dass er Spuren von wassergetriebenen Oberflächenprozessen aufweist, wenn auch fossil und sehr alt. Die langsamen Oberflächenprozesse, die auch ohne Wasser ablaufen können....

SFB/TR 172 Artic Amplification

Das AC³ - Arctic Amplifications: "Climate Relevant Atmosheric and Surface Processes and Feedback Mechanism" ist ein Sonderforschungsbereich/Transregio, der von der DFG gefördert wird. 

Die Daten werden während spezieller, kurzfristiger Feldkampagnen mit Hilfe von Bodenstationen, Schiffen, Ballons und Flugzeugen sowie intensiver, langfristiger Beobachtungen vom Boden (an Superstandorten) und von Satelliten aus für die gesamte arktische Region gesammelt. Die zeitlich begrenzten, intensiven Feldkampagnen werden in verschiedenen Jahreszeiten durchgeführt, um verschiedene Wolken-, Aerosol-, Meereis- und meteorologische Situationen abzudecken. Sie zielen auf detaillierte Prozessstudien mit dem Schwerpunkt auf atmosphärischen und Oberflächeneigenschaften und Rückkopplungsmechanismen, die die arktische Verstärkung antreiben. Die Langzeitbeobachtungen zielen auf Trends und räumlich-zeitliche Variabilität während längerer Zeiträume (bis zu den letzten 3,5 Jahrzehnten). Die kurzfristigen intensiven Kampagnen sind in die langfristigen Datenerhebungen eingebettet. Durch den Einsatz verschiedener Beobachtungsplattformen werden unterschiedliche zeitliche und räumliche Maßstäbe abgedeckt. Die gesammelten Daten werden sich in gewissem Maße überschneiden und ergänzen, so dass die Kohärenz gewährleistet ist.

SFB 1357 Mikroplastik

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1357:  "Mikroplastik – Gesetzmäßigkeiten der Bildung, des Transports, des physikalisch-chemischen Verhaltens sowie der biologischen Effekte: Von Modell- zu komplexen Systemen als Grundlage neuer Lösungsansätze" erforscht die Entstehung, die Migration und die Effekte von Mikroplastik und erarbeitet neue Lösungsansätze für dieses immense Umweltproblem.

SFB 228 Zukunft im ländlichen Afrika

Future Rural Africa: Future-making and social-ecological transformation

„Future rural Africa“ ist ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderter interdisziplinärer Sonderforschungsbereich, an dem Geographen, Anthropologen, Politikwissenschaftler, Agrarökonomen, Bodenkundler und Ökologen der Universitäten Bonn und Köln sowie externe Partner beteiligt sind, um großflächige Landnutzungsänderungen und damit verbundene sozial-ökologische Veränderungen entlang von Wachstumskorridoren im östlichen und südlichen Afrika zu untersuchen.

SPP 1158 Antarktisforschung

mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten. Seit 1981 gibt es in Deutschland eine koordinierte Förderung der Polarforschung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). (...) Die in den Programmphasen 2003-2007 und seit 2008 geförderten Projekte und erzielten wissenschaftlichen Ergebnisse sind auf den Internetseiten des Schwerpunktprogramms www.spp-antarktisforschung.de ausführlich dargestellt. Diese zeigen, dass in Deutschland eine breit gefächerte, hoch qualifizierte und motivierte Wissenschaftlergruppe existiert, die mit Hilfe des SPP 1158 einen deutlich sichtbaren Beitrag zu den drängenden Fragen der internationalen Polarforschung leistet.

SPP 1833 Building a Habitable Earth 

Über einen Zeitraum von 6 Jahren (2015-2021) förderte die DFG im Rahmen ihres SPP (DFG-Schwerpunktprogramm) "Building a Habitable Earth" Forschungsprojekte. Das SPP soll einen Beitrag zu der noch offenen Frage leisten, wie die Erde zum einzigen bekannten bewohnbaren Planeten wurde. In einem konzertierten Ansatz ist das SPP diese eminente Frage unter Einbeziehung verschiedener geowissenschaftlicher Disziplinen wie Geologie, Geochemie, Planetologie, Kosmochemie, Geobiologie und geophysikalischer Modellierung angegangen. Die Forschungsarbeit soll auch danach in einem anderen Rahmen weitergeführt werden.

SPP 527 International Ocean Discovery Program (IODP)

Das IODP ist ein Tiefseebohrprogramm mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus 23 Ländern zur Erforschung von bislang unzugänglichen Bereichen im Meeresboden.

Teilprojekt „Führt die globale Erwärmung zu einem stärkeren „ENSO Modoki“? Einsichten aus der geologischen Vergangenheit"

SPP 1006 Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)

Bohrungen sind die einzige Möglichkeit, Modelle des Erdinneren mit der Realität abzugleichen. Ziel des ICDP ist es, Geowissenschaftler*innen zu ertüchtigen, das Forschungsinstrument der wissenschaftlichen Bohrungen zu nutzen, um diese Modelle des Erdinneren anhand von Informationen aus der Tiefe zu testen. In Anbetracht der typischerweise hohen Kosten für Bohrungen und für die Forschung in und um Bohrlöcher ist es klar, dass alle Vorschläge für Bohrungen mit Hilfe des ICDP substanzielle wissenschaftliche Fragen mit einem starken Fokus auf gesellschaftliche Bedürfnisse behandeln müssen.

SPP 1294 HALO

Das "High Altitude and Long Range Aircraft" (HALO) ist eine Plattform für die Atmosphären- und Erdsystemforschung. Es ist seit 2010 in Betrieb, führt eine Vielzahl von Forschungsmissionen durch und liefert so wertvolle Einblicke in verschiedene Wissenschaftsbereiche. Zahlreiche In-situ- und Fernerkundungsinstrumente sind für den Betrieb auf HALO zertifiziert. Somit kann eine flexible, modulare wissenschaftliche Nutzlast auf HALO integriert werden, die eine maßgeschneiderte Instrumentierung für jede Forschungsmission ermöglicht.

SPP 2238 DOME

Dieses Forschungsprogramm wurde durch die Förderung der DFG für bis zu sechs Jahre ab 2020 eingerichtet. Das übergeordnete Ziel des DOME SPP ist es, Lösungen für grundlegende Fragen des Elementtransports und der Mineralisierung in heterogenen chemischen Systemen zu finden, die komplex, dynamisch und hochgradig instationär sind. Das Thema Erzgenese wird seit langem aus einer kombinierten Feld-/Labor-Perspektive und auch experimentell in vereinfachten Systemen untersucht, aber selten wurden diese Techniken in einer koordinierten Weise mit der dritten Perspektive der numerischen Prozessmodellierung integriert. 

SPP 2404 Deep Dyn

Im Jahr 2022 hat die DFG das SSP 2404 "Reconstructing the Deep Dynamics of Planet Earth over Geologic Time (DeepDyn)" eingerichtet. Das Programm ist auf eine Laufzeit von sechs Jahren ausgelegt. 

Eine der auffälligsten Eigenschaften des Geodynamos sind vollständige Umkehrungen des Dipolfeldes. Die Häufigkeit der Umkehrung ändert sich über geologische Zeitskalen, die für die Konvektion des Erdmantels typisch sind. Numerische Simulationen deuten in der Tat darauf hin, dass der untere Mantel einen vielfältigen Einfluss auf den Dynamo hat, wobei der absolute Wert und das Muster des Wärmeflusses durch die Kern-Mantel-Grenze die Feldstärke, die Feldgeometrie und die Umkehrrate beeinflussen. Allerdings sind weder die langfristige Entwicklung des unteren Mantels und des Dynamos noch die Kopplung zwischen beiden gut verstanden, was die Grundlage von DeepDyn bildet.

Zu ca 90% wird dieses Thema von Geophysikern bearbeitet, aber 3 Kölner Geologen (AG Jahn, AG Melles, AG Münker) und ihre Teilprojekte sind ebenfalls dabei.

FOR 5361 KI - Algorithmische Datenanalyse für die Geodäsie (AlgoForGe)

Die von der DFG geförderte Forschungsgruppe 5361 widmet sich den algorithmischen Herausforderungen grundlegender KI-Probleme fokussiert auf zwei zentrale Bereiche der Geodäsie, die sich beide mit geometrischen Abstraktionen der realen Welt befassen: die Kartographie und die physikalische Geodäsie. Dabei gibt es 8 Unterprojekte, wie das A3: Skalierbarkeit geometrischer Clustering Algorithmen mit Prof. Dr. Christian Sohler als Antragsteller. 

EXPATS 

Der Name steht für EXploiting sPAtioTemporal cloud patterns to advance severe Storms process understanding and detection: EXPATS ist eine Junior Forschungsgruppe mit 3 Personen und unser Hauptziel ist es, das Wissen und die Fähigkeit zu verbessern, schwere Stürme in den Alpen vorherzusagen. Dazu werden wir Methoden der künstlichen Intelligenz einsetzen und die Satellitenbeobachtungen des brandneuen MTG-Satelliten, der im Dezember 2022 von EUMETSAT gestartet wurde, sowie Radardaten vom Boden aus und Datensätze von Blitzen nutzen. Außerdem werden wir maschinelles Lernen als neuen Rahmen für die Auswertung hochauflösender Modellsimulationen über den Alpen nutzen, die vom Alpine Digital Twin (ICON-GLORI) durchgeführt werden.  

Das vom DWD finanzierte Projekt ist Teil des IDEA-S4S-Netzwerks, einer bilateralen Initiative zwischen Deutschland und Italien zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung und zur Unterstützung der Ausbildung neuer Forscher zu Themen des ECMWF.

HESCOR

Cultural Evolution in Changing Climate: Human & Earth System Coupled Research

Im Rahmen der Profilbildung 2022 des Ministeriums für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen wird ein neues Projekt “Cultural Evolution in Changing Climate: Human and Earth System Coupled Research (HESCOR)” an der Universität zu Köln eingerichtet. (Nov 2023 - Okt 2026)

HESCOR zielt darauf ab, durch eine fakultätsübergreifende, multidisziplinäre Struktur ein neues Wissenschaftsfeld der an das System Mensch und Erde gekoppelten Forschung zu entwickeln und zu untersuchen, wie die Konstellation und die Interaktion zwischen den Systemen Mensch und Erde die kulturelle Entwicklung des Menschen während der wichtigsten Phasen der menschlichen Expansion beeinflusst haben.

ADAPTEX

Ziel des Projekts ADAPTEX (Adaptive Erdsystemmodellierung mit stark reduzierter Berechnungsdauer für Exascale-Supercomputer), in dem die AG Gassner mitwirkt, ist die Entwicklung eines allgemein nutzbaren Open-Source-Softwareframeworks für exascale-fähige Strömungssimulationen auf dynamischen adaptiven Gittern und dessen Anwendung in der Erdsystemmodellierung. Durch die Zusammenführung existierender, individuell spezialisierter High-Performance-Computing-Softwarebibliotheken und deren Erweiterung auf heterogene Rechnerarchitekturen der Exascale-Leistungsklasse soll die parallele Skalierbarkeit von heutigen und zukünftigen CFD-Anwendungen deutlich verbessert, die modellierte räumliche Auflösung und Genauigkeit erhöht und insgesamt die Ressourceneffizienz gesteigert werden.

WarmWorld

wird die Modellierung des Erdsystems umstrukturieren, um die Fortschritte in der Informationstechnologie bestmöglich für die Berechnung und Bewertung von Klimatrajektorien im Kilometermaßstab zu nutzen. Durch die Weiterentwicklung eines auf ICON basierenden sturm- und wirbelauflösenden Erdsystemmodells (SR-ESM) wird WarmWorld innovative Arbeitsabläufe entwickeln, um die in den projizierten Trajektorien enthaltenen Informationen für Anwendungsgemeinschaften transparent zu machen. Gleichzeitig wird es dazu beitragen, die nationalen und internationalen Bemühungen zu harmonisieren, um Klimainformationen von höchstmöglicher Qualität bereitzustellen, zu verbreiten, daraus zu lernen und zu nutzen.

DISTENDER - Projekt im Rahmen des EU Horizon Europe

DevelopIng STratEgies by integrating mitigatioN, aDaptation and participation to climate changE Risks

DISTENDER untersucht und analysiert Strategien zur Anpassung an den Klimawandel und zur Mitigation von Effekten des Klimawandels. DISTENDER entwickelt einen methodischen Rahmen zur Entwicklung von Strategien durch partizipatorische Ansätze, die Effekte unterschiedlicher Klima- und Sozio-ökonomischen Szenarien aufzeigt und so den Handlungsraum für Anpassungsmaßnahmen und deren Wirkung aufzeigt.

KI:STE

Das KISTE-Projekt zielt darauf ab, aktuelle Entwicklungen in der künstlichen Intelligenz - insbesondere Deep-Learning-Methoden - für eine fundierte Umweltdatenanalyse zu nutzen. Wissenschaftliches Ziel ist die Implementierung aktueller KI-Ansätze zur raum-zeitlich variablen Mustererkennung und Musteranalyse in Umweltdaten in den Themenbereichen Wolken, Schnee/Eis, Wasser, Luftqualität und Vegetation im Rahmen von fünf Dissertationen.

Hans-Ertel-Zentrum (HErZ)

Im Hans-Ertel-Zentrum für Wetterforschung wird Grundlagenforschung durchgeführt, um sowohl die Wettervorhersage als auch das Klimamonitoring zu verbessern. Nur so kann der DWD mit seinen Wetterwarnungen und Klimaservices den zukünftigen Herausforderungen seiner Schlüsselkunden gerecht werden. Dafür wird ein international sichtbares Kompetenzzentrum zur nachhaltigen Vernetzung des DWD mit meteorologischer Spitzenforschung in Deutschland aufgebaut. Hierdurch wird die meteorologische Ausbildung an den Universitäten gestärkt und die Personalentwicklung für die Wetterforschung im Deutschen Wetterdienst und an den Forschungseinrichtungen gesichert.

Jülich Observatory for Cloud Evolution (JOYCE)

betreibt bodengestützte aktive und passive Fernerkundungsinstrumente zur Wolken- und Niederschlagsbeobachtung.

Zentrale Ziele von JOYCE sind:

• Hochauflösende und hochmoderne Wolken- und Niederschlagsbeobachtungen unter Nutzung von Instrumentensynergien
• Standardisierte und dokumentierte Betriebsverfahren für die Wolken- und Niederschlagsforschung
• Zentraler Zugang für externe Nutzer zu Instrumenten, Betrieb und Beobachtungsplattformen
• Einfacher und offener Zugang zu den Datenbanken und Beobachtungen aller Instrumente

CESOC

Die laufenden globalen Umweltveränderungen erfordern umfassende Kenntnisse über die vielfältigen Prozesse, die unser Klimasystem bestimmen. Daher zielt CESOC darauf ab, das Erdsystem in Zeiten globaler Umweltveränderungen umfassend zu beobachten, zu verstehen und vorherzusagen. Es wird Fach-, fakultäts- und standortübergreifend gearbeitet (Bonn, Köln und Jülich). Die Nutzung neuer Informationstechnologien zur Verbesserung der Umweltüberwachung und das Anstreben eines digitalen Erdmodells (digitaler Zwilling) sind wichtige Punkte der CESOC Vision.