Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V - MLUL

Potsdam-Institut für
Klimafolgenforschung e.V. (PIK)
Foto: PIK
Direktor
Prof. Dr.
Hans Joachim Schellnhuber CBE
Stellvertretender Direktor
Prof. Dr. Ottmar Edenhofer
Wissenschaftskoordination
PD Dr. Heike Zimmermann-Timm
Verwaltung
Kerstin Heuer
Gegründet
1992
Mitarbeiter
209
davon 150 Wissenschaftler
Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), Mitglied der Wissenschaftsgemeinschaft Wilhelm Gottfried Leibniz,
erforscht Fragen zum globalen Wandel,
Klimawirkungen und zur nachhaltigen
Entwicklung. Das 1992 gegründete Institut gilt als Pionier der interdisziplinären
Forschung und als eines der weltweit führenden Institute auf diesem Gebiet: Natur-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaftler erforschen gemeinsam wie sich das
System Erde verändert, welche ökologischen, ökonomischen und sozialen Folgen der Klimawandel hat und welche
Strategien für eine nachhaltige Entwicklung angemessen sind. Die wichtigsten
Methoden sind die System- und die Szenarienanalyse mithilfe von Computersimulationen sowie die Analyse und Zusammenführung von Daten aus unterschiedlichen Wirtschafts- und Lebensbereichen.
Die Modelle sind lösungsorientiert, ihre
Projektionen sind eine robuste Grundlage
für Entscheidungen in Politik, Wirtschaft
und Zivilgesellschaft. Das PIK steht mit
Akteuren dieser Bereiche in direktem Dialog. Die Wissenschaftler veröffentlichen
regelmäßig Forschungsarbeiten in renom-
mierten Wissenschaftsmagazinen und beraten internationale Institutionen wie die
Vereinten Nationen, die Europäische Union und die Weltbank. Seine Expertise
stellt das PIK ebenfalls der Bundesregierung, dem Bundestag, verschiedenen
Landesregierungen sowie Behörden, Verbänden und Institutionen zur Verfügung.
Das Institut steht in engem Kontakt zu nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen und ist Teil eines weltweiten
Netzwerks von Institutionen, die globale
Umweltveränderungen erforschen.
Interdisziplinäre
Forschungsbereiche
In vier fächerübergreifend besetzten Forschungsbereichen, inhaltlich eng miteinander verzahnt, werden folgende Fragestellungen bearbeitet:
Der Forschungsbereich I „Erdsystemanalyse“ untersucht die grundlegenden Eigenschaften des Erdsystems, die sich aus
dem Zusammenwirken natürlicher physikalischer, chemischer und biologischer
Prozesse sowie ihrer Ko-Evolution mit den
Aktivitäten der Menschheit ergeben. Dazu
Mitglied der
Hauptgebäude des PIK, Michelson-Haus
Potsdam-Institut für
Klimafolgenforschung
Wissenschaftspark
Albert Einstein
Telegraphenberg A 31
14473 Potsdam
Tel.: +49 (0)331-288-2500
Fax: +49 (0)331-288-2600
[email protected]
www.pik-potsdam.de
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Forschen für den ländlichen Raum
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zählt der durch den Treibhausgasausstoß
verursachte Klimawandel. Welche Auswirkungen bei fortschreitendem Klimawandel
in Abhängigkeit von Anpassungsmaßnahmen zu erwarten sind, wird im Forschungsbereich II „Klimawirkung und Vulnerabilität“ im regionalen und globalen
Maßstab untersucht. Der Forschungsbereich III „Nachhaltige Lösungsstrategien“
entwickelt Perspektiven für den internationalen Klimaschutz nach Auslaufen des
Kyoto-Protokolls. Im Blickpunkt stehen
dabei die Stabilisierung des Klimas, der
Wandel zur nachhaltigen Nutzung von
Land und Ressourcen und Wege zur Anpassung an die unvermeidlichen Klimaänderungen. Die inhaltliche Ausrichtung des
Forschungsbereichs IV „Transdisziplinäre
Konzepte und Methoden“ trägt der Erkenntnis Rechnung, dass die Klimafolgenforschung neue methodische und konzeptionelle Ansätze braucht, wo vorhandene
Konzepte und Methoden nicht weiterhelfen. Die Mathematik dient als wichtigstes
Werkzeug, Wissen aus unterschiedlichen
Bereichen zusammenzuführen und integrierte Ergebnisse zu erzielen.
Im Folgenden wird lediglich eine kleine
Auswahl der Forschungsprojekte am PIK
näher dargestellt, hier speziell mit regionalem Bezug.
Forschung vor der Haustür
Der Wandel von Klima, Umwelt, Wirtschaft
und Gesellschaft ist ein globales Phänomen, seine Auswirkungen treten aber regional in Erscheinung. Das PIK konzentriert einen Teil seiner Forschungsprojekte
auf die Region Berlin-Brandenburg. Eine
erste Pilotstudie zu Klimafolgen im Land
Brandenburg erschien 1996. Im Jahr 2003
wurde der Landesregierung eine Fortschreibung vorgelegt. Das PIK ist nun an
einem neuen vom Bundesministerium für
Bildung und Forschung geförderten Projekt „Klimawandel in Regionen zukunftsfähig gestalten“ (KLIMZUG) beteiligt. Ein Ziel
des Vorhabens ist es, neue Technologien,
Verfahren und Strategien zur Anpassung
an den Klimawandel in der Region BerlinBrandenburg voranzutreiben. Seit 2008
kooperiert das PIK auch mit dem Land
Forschen für den ländlichen Raum
Das PIK ist Mitglied der Anfang
2008 gegründeten
Forschungsplattform zum
Klimawandel für die Region
Berlin-Brandenburg.
Die Veränderungen der klimatischen Parameter zwischen
dem projizierten Mittelwert der Dekade 2046–2055 im
Verhältnis zum beobachteten Mittelwert des Zeitraums
1951–2003. Oben: Jahresmittel Temperatur; Mitte:
Jahresmittel Niederschlag; unten: Jahresmittelwert der
klimatischen Wasserbilanz.
Berechnung und Modellierung: PIK
Rheinland-Pfalz. Erstes gemeinsames
Vorhaben ist das Forschungsprojekt
„KlimLandRP“ zu den regionalen Auswirkungen des Klima- und Landschaftswandels. Das PIK berät die Landesregierung
und stellt regionale Klimaprojektionen bereit. Bis zum Ende des Projekts 2011 sollen flexible Anpassungsstrategien für ein
zukunftsorientiertes Landschaftsmanagement erarbeitet werden.
Die Ergebnisse von Regional-Studien zu
Brandenburg, Rheinland-Pfalz, BadenWürttemberg und Nordrhein-Westfalen
sollen in eine vom PIK durchgeführte
Deutschlandstudie zu den Folgen des Klimawandels einfließen. Ziel ist es, ein Kli-
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mawirkungskataster für Deutschland zusammenzustellen.
Für hoch aufgelöste Klima-Simulationen,
die die regionalen Veränderungen darstellen können, hat eine Forschergruppe des
PIK das so genannte Lokal-Modell des
Deutschen Wetterdienstes fortentwickelt.
Es war ursprünglich für die Wettervorhersage eingesetzt worden. Die Klimaversion
des Lokal-Modells, CLM (Climate Version
of the Local Model), kann Klimaentwicklungen mit einer Auflösung von 1 bis 50
Kilometer über Zeiträume bis zu einem
Jahrhundert hinweg abbilden. Seit dem
Jahr 2005 ist es das gemeinschaftliche
Regionalmodell der deutschen Klimaforschung. Bei der Weiterentwicklung des
Modells arbeiten Wissenschaftler vom PIK
mit Forschern einer Reihe weiterer renommierter Institute in Deutschland, Österreich und der Schweiz sowie in Irland und
Frankreich zusammen.
Forschen für die Landwirtschaft
Die Anfälligkeiten der Land- und Forstwirtschaft gegenüber den Auswirkungen
des Klimawandels werden in mehreren
PIK-Projekten mit regionalem, nationalem
oder globalen Fokus untersucht. Das Projekt ForEVAS untersucht die Vulnerabilität
von Waldökosystemen im Hinblick auf
ihre natürliche Funktion und ihrer Leistungen für die Gesellschaft. Ziel des Projektes ist es, die Einflüsse des globalen Wandels auf den Wald, die Anpassungsfähigkeit der Forstwirtschaft und die Bedeu-
Entwicklung des Huglin-Index in Deutschland. PIK, 2007
Der Huglin-Index
(Wärmesummen) bewertet die
möglichen Veränderungen der
Anbauwürdigkeit verschiedener
Rebsorten für Deutschland.
Höhere Indizes repräsentieren die
Anbauwürdigkeit von thermisch
immer anspruchsvolleren Reben.
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Forschen für den ländlichen Raum
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Veränderung der Jahresniederschläge in Deutschland im
Zeitraum 1951–2003, Datenbasis: 1693 DWD-Stationen.
Berechnung und Modellierung: PIK
tung von Wäldern für Anpassungs- und
Vermeidungsstrategien auf regionaler
Ebene zu bewerten.
In der Landwirtschaft können mögliche
Verluste durch die Auswahl geeigneter
Sorten für den Anbau begrenzt werden.
Das PIK untersucht regionale Auswirkungen von Frühsommertrockenheit auf die
Weizenproduktion und Möglichkeiten der
Anpassung durch züchterische Maßnahmen. Bislang ist nicht ausreichend verstanden, wie verschiedene Wetterlagen
während der Wachstumsphase die Ernten
unterschiedlich ausfallen lassen können.
Neben dem gleichmäßigen Anstieg der
Durchschnittstemperaturen wird mit verstärktem Auftreten von Klimaextremen
wie Hitzewellen und Dürren, aber auch
Starkregen und Überschwemmungen gerechnet. Der Extremsommer 2003 hat gezeigt, dass es bei einer Hitzewelle zu starken Ertragsausfällen bei den wichtigsten
Ackerkulturen kommen kann. Milde und
feuchte Winter werden künftig vermutlich
auch den Krankheitsbefall verstärken und
die Bodenstruktur schädigen. Es wird jedoch auch Regionen geben, die wegen
höherer Temperaturen und dem Düngungseffekt des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) positive Effekte verzeichnen
können, besonders, wenn rechtzeitig
Maßnahmen zur Anpassung ergriffen wurden. Bisherige Studien deuten darauf hin,
Eine aktive Rolle spielt das PIK
unter anderem im Klimarat der
Vereinten Nationen IPCC
(Intergovernmental Panel on
Climate Change), beim Millenium
Ecosystem Assessment (MA), im
Internationalen GeosphärenBiosphären-Programm (IGBP), im
EU-Projekt ADAM (Adaptation and
Mitigation Strategies), im Projekt
„Bioenergy Planet“ des Pakts für
Forschung und Innovation der
Leibniz-Gemeinschaft, in der
European Geoscience Union (EGU)
oder im User-Netzwerk des Open
Source Content Management
System „Plone“.
Moderne Arbeitsplätze an traditionsreicher Stätte
Forschen für den ländlichen Raum
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Forschungsbereiche
I Erdsystemanalyse
II Klimawirkung und
Vulnerabilität
III Nachhaltige
Lösungsstrategien
IV Transdisziplinäre Konzepte
und Methoden
dass die landwirtschaftlichen Erträge in
Europa, und auch in Deutschland, im Laufe der nächsten Jahrzehnte im Durchschnitt leicht wachsen werden.
Eine Studie des PIK hat etwa ergeben,
dass Weinanbau in Deutschland künftig
auch in weiter nördlich gelegenen Gebieten und in größeren Höhenlagen möglich
wird. Allerdings könnten die häufigeren
„tropischen Nächte“ in Deutschland, mit
Temperaturen über 20 Grad Celsius, Spätfröste und die regional feuchtere Witterung dem Weinanbau künftig auch Probleme bereiten. Die Ergebnisse der Studie
tragen dazu bei, für jede Region adäquate
Anpassungsstrategien zu entwickeln.
Wissenschaft ums Wasser
Der globale Wasserkreislauf ist ein fundamentaler Teil des Erdsystems. Er ist nicht
nur Teil der atmosphärischen Zirkulation,
sondern auch eng gekoppelt mit dem
Energie- und Kohlenstoffhaushalt sowie
den verschiedenen Nährstoffkreisläufen.
Insgesamt ist auf der Erde zwar mehr Süßwasser vorhanden als die Menschheit
braucht. Diese Ressourcen sind jedoch
räumlich und zeitlich ungleichmäßig verteilt und der globale Bedarf nähert sich
dem Limit. Bereits jetzt wird lokal weit
mehr Wasser für Landwirtschaft, Industrie
und Haushalte benötigt als durch Niederschlag neu gebildet werden kann. Viele
Länder sind auf den Import von Nahrungsmitteln angewiesen, da die im Land vorhandenen Wasserressourcen für die Nahrungsmittelproduktion nicht ausreichen.
Die Abbildung unten zeigt am Beispiel der
Bodenfeuchte, wie sich der Wasserhaushalt in Zukunft entwickeln könnte. Die Karten wurden erstellt nach Berechnungen
mit dem am PIK betriebenen, weltweit führenden globalen Vegetations- und Wasserhaushaltsmodell LPJmL. Dieses Computermodell ist in der Lage, Änderungen in
der Zusammensetzung, Funktion und Verbreitung der Landökosysteme zusammen
mit Änderungen des Wasser- und Kohlenstoffhaushalts unter Bedingungen des Klimawandels zu simulieren. Zwar unterscheiden sich die Ergebnisse vor allem
wegen der unterschiedlichen Niederschlagsverteilung in den Klimamodellen
gebietsweise sehr stark, etwa im Amazonas-Gebiet. Für andere Gebiete, wie etwa
die Mittelmeerregion, wo mit häufigerer
Trockenheit und Dürreperioden zu rechnen
ist, gibt es jedoch eine große Übereinstimmung zwischen den Modellvorhersagen.
Insgesamt wird deutlich, dass der steigen-
Die Karten zeigen die prozentualen Veränderungen der Bodenfeuchte bis zum Ende dieses Jahrhunderts (Mittelwert
2069–2098) im Vergleich zu den heutigen Bedingungen (1961–1990) auf Basis verschiedener Klimamodelle. Quelle: PIK
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Presse- und
Öffentlichkeitsarbeit
Uta Pohlmann
Patrick Eickemeier
Tel.: +49 (0)331 288-2507
[email protected]
Großrechner des PIK
de CO2-Gehalt der Atmosphäre global zu
mehr Niederschlag führen wird. Diese Zunahme des Wasserangebots wird sich
aber in den hohen nördlichen Breiten konzentrieren. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert im Rahmen
des Forschungsschwerpunktes Globaler
Wandel des Wasserkreislaufs (GLOWA)
den Projektverbund GLOWA-Elbe, der
Ende 2007 in die abschließende dritte
Phase eingetreten ist. Das übergeordnete
Ziel ist ein System zur Unterstützung von
Entscheidungen, die ein nachhaltiges Management der Ressource Wasser ermöglichen. In der dritten Phase sollen die entwickelten
Modelle
als
„Elbe-ExpertToolbox“ für weiterführende Forschungen
mit Elbebezug und die Planung in der Region verfügbar gemacht werden.
schaftlichen Sektoren abzuschätzen, die
von der Wasserverfügbarkeit abhängen.
Wissenschaftliche Mitarbeiter im Institutsgelände
Das EU-Projekt WATCH (Water and Global Change), an dem auch das PIK beteiligt ist, bringt Wasserwirtschaft und -wissenschaft zusammen, um die Bestandteile des Wasserkreislaufes und ihre Variabilität im 20. und 21. Jahrhundert weiter zu
erforschen und die Vulnerabilität der verschiedenen gesellschaftlichen und wirt-
Forschen für den ländlichen Raum
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