Ökologie des Klimawandels

Die Profillinie "Ökologie des Klimawandels" beschäftigt sich zunächst mit den meteorologischen/klimatologischen Perspektiven des prognostizierten und teilweise bereits eingetretenen Klimawandels. Dabei werden nicht nur globale, sondern auch regionale und lokale Ebenen betrachtet (z.B. werden auch spezifische Klimaveränderungen in Regionen und Städten berücksichtigt). Es werden die Auswirkungen dieser Änderungen auf Böden und Wasserhaushalt analysiert, sowie die daraus resultierenden Reaktionen von Vegetation und Tierwelt. Veränderungen im Kohlenstoff- und Nährstoffzyklus spielen dabei eine wesentliche Rolle.  Neben der Analyse der laufenden und weiter zu erwartenden Veränderungen werden auch die Möglichkeiten von Anpassungsstrategien (Adaptationen) an die kaum mehr vermeidbaren Umweltveränderungen  behandelt.

Profillinienleitung

Prof. Dr. Christiane Werner  Professur für Ökosystemphysiologie  Telefon:  +49 761 203 8303  christiane.werner@cep.uni-freiburg.de

5 Gründe für die Profillinie "Ökologie des Klimawandels"

     * folgt in Kürze*

Karrieremöglichkeiten

Die Profillinie "Ökologie des Klimawandels" bereitet die Studierenden auf Tätigkeiten in verschiedenen Bereichen vor. Denkbar sind Tätigkeiten:

• bei Regierungsorganisationen und NGOs, die sich mit dem Klimawandel und seinen Folgen auseinandersetzen
• bei internationalen Organisationen mit Klimawandelbezug (FAO, Weltbank etc.)
• an Universitäten und Forschungseinrichtungen, die in diesem Kontext Forschung betreiben
• im Bereich der Umweltbildung
• im Bereich der Pflanzenzüchtung und generell im Agrarbereich

Studienverlaufsübersicht

Detaillierte Modulbeschreibungen

**können zurzeit aufgrund der Corona Pandemie abweichen**

1. Semester (Winter)

Konzepte der Klimafolgenforschung

Modulkoordination

Prof. Dr. Christiane Werner

Weitere beteiligte Lehrende

Prof. Dr. Thomas Seifert, Prof. Dr. Hans-Peter Kahle, externe Lehrperson/en 

Lehrmethoden

Vorlesung, Seminar, Exkursion

Prüfungsform

Mündliche Präsentation: Referate (50%) und schriftliche Ausarbeitung: Poster (50%)

Inhalte

Das Modul vermittelt Einblicke in die aktuelle Klimafolgenforschung, die die Auswirkungen des Klimawandels auf Ökosystemprozesse analysiert. Insbesondere werden aktuelle experimentelle und methodische Forschungsansätze und Konzepte zur Analyse der Konsequenzen des Klimawandels auf verschiedene ökosystem-relevante Prozesse vermittelt. Hierzu zählen unter anderem die in einem weltweiten Netz durchgeführten Experimente zu den Auswirkungen erhöhter CO₂-Konzentration (FACE) oder anderen Klimafaktoren (Dürre, Hitze etc.), sowie skalenübergreifende Forschungsansätze zur Erfassung der Veränderung biogeochemischer Prozesse (vor allem Biomasseproduktion in Wäldern). Weitere Schwerpunkte liegen auf der Analyse der Effekte von Umweltveränderungen auf das Baum- und Waldwachstum in der Vergangenheit (u.a. Dendroökologie, Dendroklimatologie) und der Entwicklung von Vorhersagemodellen (u.a. Waldwachstumsmodelle, -simulatoren).

Das Modul beinhaltet eine 5-tägige Exkursion auf die Versuchsflächen des KIT in Garmisch-Spatenkirchen in der 2. Woche.

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden

• erhalten ein vertiefendes und übergreifendes Verständnis des Klimawandels auf biogeochemische Kreisläufe, Waldwachstum und Physiologie von Ökosystemen
• erhalten Einblicke in aktuelle Forschungsansätze und Themen
• arbeiten mit und kritischen Analysen von englisch-sprachiger Originalliteratur
• fassen Originalarbeiten zusammen und präsentieren sie.

Literatur

Wird während der Veranstaltung ausgegeben.

Labormethoden

Modulkoordination

Prof. Dr. Friederike Lang

Weitere beteiligte Lehrende

PD Dr. Jürgen Kreuzwieser, PD Dr. Hans-Peter Kahle, Thomas Laemmel

Lehrmethoden

Vorlesung, Seminar, Praktikum

Prüfungsform

Mündliche Präsentation: Vortrag (50%)

Schriftliche Ausarbeitung: Abgabe v. 3 Protokollen (je max. 7 Seiten, 50%)

Inhalte

Die prognostizierte und in Teilen bereits eingetretene Veränderung des Klimas auf regionaler und globaler Ebene beeinflusst Eigenschaften und Funktionsweise von Ökosystemen. Zu erwarten ist, dass sich veränderte Umweltbedingungen (z.B. höhere Temperaturen, veränderte Niederschlagsmenge, Veränderung der Niederschlagshäufigkeit, erhöhte CO2-Konzentration) unter anderem auf den Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf und den Wasserhaushalt von Ökosystemen auswirken.

Die Identifikation und Quantifizierung dieser Effekte ist unabdingbar, um Klimafolgen vorherzusagen bzw. Anpassungsstrategien zu entwickeln. In den verschiedenen Fachdisziplinen steht eine Vielzahl von experimentellen Ansätzen und analytischen Methoden zur Verfügung, um klimaabhängige Prozesse zu quantifizieren und klimabedingte Zustandsänderungen in Ökosystemen zu ermitteln.

In unserem Modul werden verschiedene Labormethoden der beteiligten Fachdisziplinen vorgestellt und angewandt. Dabei werden neben den messtechnischen Grundlagen, der Auswertung und der Interpretation der Ergebnisse insbesondere auch Limitierungen und Fehlerquellen der Methoden vorgestellt bzw. erarbeitet.

Darüber hinaus wird eine Einführung in das Arbeiten im Labor, Versuchsplanung, Qualitätssicherung und Laborsicherheit gegeben.

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden

• erhalten eine Einführung in das Arbeiten im Labor
• lernen aktueller Analysenmethoden kennen
• können die Aussagekraft von Analysenergebnissen kritisch bewerten
• können Messergebnisse interpretieren
• erkennen den Zusammenhang zwischen bodenwissenschaftlichen und pflanzenbiologischen Messgrößen
• begreifen den Einfluss von Klima und Witterung auf Pflanzen- und Bodeneigenschaften
• können Versuchsergebnisse hinsichtlich Qualitätssicherung und Verwertbarkeit zusammenführen und bewerten

Literatur

wird während der Veranstaltung ausgegeben

Grundlagen des Klimawandels

Modulkoordination

PD. Dr. Dirk Schindler

Weitere beteiligte Lehrende

Prof. Dr. Andreas Christen

Lehrmethoden

Vorlesung, Übungen, Vorträge

Prüfungsform

Mündliche Präsentation (25 min) und Handreichung (max. 3 Seiten)

Teilnahmevoraussetzung

Grundlegende Kenntnisse über das Klimasystem, grundlegende EDV-Kenntnisse

Inhalte

• Klimabeeinflussende Prozesse in Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre und Kryosphäre
• Natürliche und anthropogen verursachte raumzeitliche Klimavariabilität
• Variabilität des Paläoklimas und Einordnung des gegenwärtig ablaufenden Klimawandels
• Ideen, Umsetzung und mögliche Folgen von Climate Engineering Maßnahmen
• Einführung in die Klimamodellierung
• Klimawandelszenarien, Klimaprojektionen, Unsicherheit von Modellergebnissen
• Bearbeitung, Analyse und Interpretation von globalen Klima- und Klimamodelldatensätzen

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden erwerben Kompetenzen zur Interpretation und Beurteilung

• des globalen Klimawandels sowie dessen Ursachen und Folgen
• der datengetriebenen Quantifizierung von Einflüssen auf den globalen Klimawandel
• von Ergebnissen der globalen und regionalen Klimamodellierung

Literatur und Arbeitsmaterial

• IPCC, 2013: Climate Change 2013. The Physical Science Basis.
• Latif, M., 2009: Klimawandel und Klimadynamik. Verlag Eugen Ulmer.
• Ruddiman, W.F., 2014: Earth‘s Climate. Past and Future. Freeman.
• Vorlesungs- und Übungsunterlagen werden auf der Zentralen Lernplattform Ilias bereitgestellt.

2. Semester (Sommer)

Nachhaltige Landnutzung im Klimawandel

Modulkoordination

Prof. Dr. Friederike Lang

Weitere beteiligte Lehrende

Dr. Tim Burzlaff, Jonas Flade, N.N.

Lehrmethoden

Vorlesung, Seminar, Exkursion, Projektarbeit

Prüfungsform

Schriftliche Ausarbeitung: Flyer (50%), mündliche Präsentation: Vortrag (50%)

Inhalte

Die Veränderung des Klimas auf regionaler und globaler Ebene beeinflusst die Landnutzung und stellt Nutzer und Planer vor neue Aufgaben. Probleme bereiten dabei beispielsweise Konflikte zwischen verschiedenen Landschaftsfunktionen und die sich daraus ergebende Nutzungskonkurrenz (Lebensmittel- und Brennstofferzeugung, Naturschutz, Gewässerschutz).

Eingespielte Nutzungskonzepte bieten nicht mehr hinreichend Sicherheit: So können zum Beispiel manche Pflanzensorten bei steigenden Temperaturen nicht mehr angebaut werden bzw. der Ernteertrag sinkt (z.B. Weinbau). Im Bereich forstlicher Landnutzung müssen bei der Verjüngung schon heute das Klima und der Energiebedarf von übermorgen berücksichtigt werden, höhere Temperaturen bringen möglicherweise verstärkt Schädlingsprobleme mit sich (Landwirtschaft, Forstwirtschaft), die Arealverschiebungen einiger Arten stellen auch den Naturschutz vor neue Probleme.

Es ergeben sich aber auch neue Chancen: Beispielsweise wird die Landwirtschaft begünstigt durch den Klimawandel und der sich daraus ergebenden Notwendigkeit den Anbau nachwachsender Rohstoffe zu intensivieren zur verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien.

Ziel des Kurses ist es, die vorhandenen Kenntnisse über Ökosystemprozesse und deren Beeinflussung durch den Klimawandel auf diese aktuellen Fragen der Landnutzung anzuwenden. Behandelt werden die Landnutzungsformen (1) Landwirtschaft (2) Forstwirtschaft (3) Weinbau (4) Naturschutz. Auf zwei Tagesexkursionen werden erste Einblicke in die Problematik vermittelt. Wir werden den Kontakt zu Behörden und verschiedenen Landnutzern (regional und international) herstellen. Die Studierenden sollen dann in 4 Kleingruppen basierend auf Literaturrecherche und den Interviews mit den Behörden und Landnutzungsvertretern sowie der Analyse von Fallbeispielen vorhandene Probleme zusammenstellen und erläutern sowie mögliche Lösungsansätze vorstellen. Die Arbeiten werden am Ende des Kurses in Vorträgen präsentiert, darüber hinaus sollen alle Studierenden einen anschaulichen und allgemeinverständlichen Flyer zu den behandelten Landnutzungsproblemen und Lösungen erarbeiten.

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden

• erlernen Wissen über die durch den Klimawandel erzeugten Landnutzungsprobleme
• erhalten Einblicke in anwendungsorientiertes Arbeiten bei Behörden, Verbänden und Forschungsanstalten
• lernen praktizierter Lösungsansätze kennen
• setzen sich kritisch mit aktuellen Landnutzungsstrategien auseinander
• können das Wissens über den Klimawandel mit den Aspekten der Landnutzung vernetzen
• können Umweltwissen an die interessierte Öffentlichkeit vermitteln und weitergeben
• können Ergebnisse der eigenen Recherche zusammenführen und bewerten

Literatur

Wird während der Veranstaltung ausgegeben

Angewandte Klimafolgenforschung

Experimentelle Ökosystemforschung

Literatur

Wird während der Vorlesung bekannt gegeben