Terrestrial Environmental Observatories

Im Rahmen von TERENO (engl. TERrestrial ENvironmental Observatories) erforscht die Helmholtz-Gemeinschaft die Auswirkungen des Globalen Wandels auf terrestrische Ökosysteme auf regionaler Ebene. Hierzu wurden vier regionale Observatorien zur integrierten Erdbeobachtung eingerichtet, die für Deutschland repräsentative Regionen abdecken: Eifel / Niederrheinische Bucht, Harz / Mitteldeutsches Tiefland, Bayerische Alpen / Voralpenland und Nordostdeutsches Tiefland>>.

Alle vier Gebiete sind mit einer Kombination aus in-situ-Messinstrumenten sowie boden- und luftgestützten Fernerkundungstechnologien ausgerüstet. Diese zunächst bis zum Jahre 2025 angelegte Infrastrukturmaßnahme verfolgt das Ziel, Veränderungen in der Geo-, Hydro-, Bio- und unteren Atmosphäre sowie Anthroposphäre auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen zu erfassen. Dies ermöglicht es, Wirkungszusammenhänge besser zu verstehen und effektive Präventions-, Vermeidungs- und Anpassungsstrategien an den Globalen Wandel zu entwickeln.

Die Kooperation in den Observatorien geht über die beteiligten sechs Helmholtz-Zentren hinaus, weitere außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und Hochschulen sind eingebunden. Das GFZ kooperiert insbesondere mit den folgenden weiteren Einrichtungen:  


Wissenschaftliche Ziele:

Die komplexen Zusammenhänge und Rückkopplungsmechanismen der verschiedenen Teile der terrestrischen Systeme erfordern einen interdisziplinären Forschungsansatz. Wichtige System-Variablen, die im Rahmen von TERENO observiert werden, sind u.a. Verlagerungs- und Austauschprozesse von Wasser, Materie und Energie im Grundwasser-Boden-Vegetation-Atmosphäre-System, langfristige Veränderungen des Aufbaus und der Arbeitsweise von Mikroorganismen, der Flora und Fauna, sowie sozioökonomischer Rahmenbedingungen, die mit ausreichender zeitlicher und räumlicher Auflösung bestimmt werden müssen.

Es ergeben sich folgende wissenschaftliche Fragestellungen:

  • Welchen Einfluss haben die erwarteten Klimaänderungen auf  Grundwasser, Böden, Vegetation und Oberflächengewässer?
  • Wie beeinflussen Rückkopplungsmechanismen terrestrische Wasser- und Materieflüsse (z.B. Austauschprozesse zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre)?
  • Welche direkten Einflüsse haben Veränderungen der Boden- und Landnutzung auf den Wasserhaushalt, die Bodenfruchtbarkeit, die Biodiversität und das regionale Klima?
  • Was sind die Auswirkungen großflächiger anthropogener Eingriffe (z. B. die Gewinnung mineralischer Rohstoffe, Abholzung) auf terrestrische Systeme?

Die von TERENO erstellten Langzeitdatensätze sollen zukünftig maßgeblich zur Validierung, Weiterentwicklung und Integration von terrestrischen Modellen beitragen, wie z. B. Grund- und Bodenwasserhaushaltsmodelle, Modelle zur regionalen Klima- und Wetterprognose, Luftqualitäts- und Abflussratenmodelle, forst- und agrarökonomische Modelle sowie Modelle zur Biodiversifikation und sozioökonomische Modelle.

Integrative Modellierungsverfahren können die Verwaltung land- und forstwirtschaftlicher Ökosysteme umfassend unterstützen. Z.B. durch die Optimierung von Bewässerungssystemen sowie die Entwicklung von Frühwarnsystemen für Unwetter und Überschwemmungen, integrierte Kontrollsysteme für wasserwirtschaftliche Ausbauten sowie Systeme zur Überwachung der Qualität von Luft, Grundwasser und Oberflächengewässern.