Am GFZ-Potsdam besteht die Möglichkeit, mit verschiedenen Apparaturen die Bedingungen der Erde von der Kruste bis zum Kern experimentell zu simulieren. Dabei interessieren unterschiedliche Prozesse, wie z.B. Magmenbildung, das Auftreten von Erdbeben oder die Bildung von Erzlagerstätten, die bei hohen Drücken und Temperaturen untersucht werden können. Neben den verschiedenen Hochdruckpressen, wird auch das Labor der Probenvorbereitung gezeigt, in dem die Schüler:innen mikroskopieren und praktisch tätig werden können.
Tektonik ist die Lehre von der Verformung der Erdkruste angetrieben durch die Bewegungen der tektonischen Platten (geodynamische Prozesse). In der Regel finden diese Prozesse sehr langsam und über zeitliche und räumliche Maßstäbe statt, die für uns Menschen schwer vorstellbar sind. Um tektonische Entwicklung greifbar zu machen, nutzen wir in der experimentellen Tektonik sogenannte Analogmodelle, die auf Labormaßstab und im Zeitraffer geodynamische Prozesse nachstellen.
HINWEIS: Im SIMS lab wird Englisch gesprochen.
In der Sektion "Anorganische und Isotopengeochemie" messen wir die chemische und isotopische Zusammensetzung von Gesteinen und Mineralien, um zu verstehen, wie, wo und wann sie entstanden sind. Bist du neugierig, mehr über die Instrumente zu erfahren, mit denen wir Gesteine "lesen" und die Erdgeschichte rekonstruieren können? Im SIMS lab lernst du eine Methode zur Messung der Isotopenzusammensetzung von Mineralen kennen und kannst Minerale für die Messung vorbereiten.
In der Sektion "Anorganische und Isotopengeochemie" messen wir die chemische und isotopische Zusammensetzung von Gesteinen und Mineralien, um zu verstehen, wie, wo und wann sie entstanden sind. Bist du neugierig, mehr über die Instrumente zu erfahren, mit denen wir Gesteine "lesen" und die Erdgeschichte rekonstruieren können? In den ICP-MS und Laser-ICP-MS labs erfahrst du etwas über Methoden zur Messung der chemischen Zusammensetzung von Gesteinen und Mineralen.
In der Sektion "Anorganische und Isotopengeochemie" messen wir die chemische und isotopische Zusammensetzung von Gesteinen und Mineralien, um zu verstehen, wie, wo und wann sie entstanden sind. Bist du neugierig, mehr über die Instrumente zu erfahren, mit denen wir Gesteine "lesen" und die Erdgeschichte rekonstruieren können? In den XRD und EPMA labs erfährst du, wie man Minerale in Gesteinen identifizieren kann.
Dr. Rainer Hollmann, Deutscher Wetterdienst, Satellitengestütztes Klimamonitoring, Offenbach a.M.
Zuverlässige Beobachtungen sind der Schlüssel für eine realistische Bewertung von Klimawandel und -schwankungen. Da im Vergleich zu anderen Regionen der Welt lange Zeitreihen von Wetterbeobachtungen in vielen Ländern Afrikas sehr spärlich vorhanden sind, gibt es verschiedene Aktivitäten auf nationaler und internationaler Ebene, um die Verfügbarkeit und Qualität von Klimadaten für Afrika zu erhöhen und somit die Lücke zu schließen. Im Vortrag werden diese Anstrengungen thematisiert. Es wird dargestellt, dass in Deutschland mehrere Datenzentren unterhalten werden, die Daten für Afrika frei zur Verfügung stellen. Der Nutzen dieser Daten wird illustriert.
Prof. Dirk Sachse, Deutsches GeoForschungsZentrum, GFZ,Sektion 4.6: Geomorphologie
Sedimente aus Seen und dem Meer vor Afrika beinhalten Beweise für eine kurze aber heftige Veränderung der Vegetation in Zentralafrika vor 2600 Jahren. Pollen, die in den Sedimenten erhalten sind, als auch geochemische Signaturen belegen, dass sich der Regenwald innerhalb weniger Jahrzehnte ausdünnte und Graslandschaften häufiger wurden. Zur gleichen Zeit wanderten die Stämme der Bantu Völker von Westen kommend durch Zentralafrika.
Doch was war die Ursache der Regenwaldkrise? War dies eine frühe Klimakrise, die zu trockeneren Bedingungen führte oder war es gar der Mensch, der schon vor 2600 Jahren Signaturen im Sediment hinterließ? Mit Hilfe von molekularen Fossilien und deren geochemischer Zusammensetzung erkunden wir die Ursache dieser Regenwaldkrise.
Dr. Lionel Doppler, Deutscher Wetterdienst, Meteorologisches Observatorium Lindenberg
Wir interessieren uns für eine atmosphärische Komponente, die von Afrika nach Europa reist: Saharastaub. Er wird vom Wind in Nordafrika aufgeweht und kann als Aerosol große Distanzen in der Erdatmosphäre zurücklegen. In der Atmosphärenwissenschaft wird ein Aerosol als festes oder flüssiges Schwebteilchen in der Atmosphäre (mit Ausnahme von Wassertröpfen oder Eiskristallen der Wolken) definiert. Der Ursprung der Aerosole ist manchmal anthropogen (Heizung und Abgase Ruß, chemische oder industrielle Verbindungen, etc.), manchmal natürlich (Seesalz, Ruß von Biomassebränden, etc.). Wüstenstaub wie Saharastaub sind Aerosole natürlichen Ursprungs.
In Europa kann der Saharastaub bei bestimmten Wetterlagen und atmosphärischen Bedingungen in höheren Luftschichten auch in höhere Breitengrade, einschließlich bis nach Deutschland, gelangen. Wir werden sehen, welche Phänomene beobachtet werden können, wenn Saharastaub Deutschland erreicht: leichte Trübung der Luft, gelegentlich Verfärbungen von Oberflächen wie Autos oder Fenstern, Sonnen- und Mondverfärbungen, Luftqualitätsänderung, Wolkenbildung. Die Trübung der Atmosphäre durch Sahara-Staub beeinflusst signifikant auch den Ertrag von Photovoltaik-Anlagen.
Wir interessieren uns auch dafür, wie Saharastaub mit modernen Fernerkundungstechniken erkannt und vermessen werden kann. Insbesondere werden wir über Systeme wie Ceilometer, Lidar und Photometer sprechen.
Dr. Kai Mangelsdorf, Cornelia Karger, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Sektion 3.2: Organische Geochemie
Dr. Steffi Genderjahn, Dr. Mashal Alawi, Simon Lewin, Prof. Dr. Dirk Wagner, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Sektion 3.7: Geomikrobiologie
Terrestrische Klimaarchive sind in der ariden Region des südwestlichen Afrikas selten. Aus diesem Grund wurden in dieser Studie untersucht, ob kontinentale Salzpfannen (Playas) als Klimaarchive verwendet werden können. Trockensavannen und Wüsten gehören zu den extremsten Lebensräumen der Erde, nicht nur für Tiere und Pflanzen, sondern auch für die kleinsten und einfachsten Lebensformen wie Bakterien. Neben dem Mangel an Energiequellen, den extremen Temperaturschwankungen, dem hohen Salzgehalt des Bodens und der UV-Strahlung ist es der Wassermangel, der das Leben am meisten herausfordert. Die Zusammensetzung und Abundanz der mikrobiellen Gemeinschaften wird stark durch diese klimatischen Bedingungen beeinflusst. Molekulare Spuren lebender und vergangener Mikroorganismen können deshalb genutzt werden, um Umwelt- und Klimaveränderungen der Vergangenheit zu dokumentieren. In dieser Studie wurde ein kombinierter Ansatz aus geomikrobiologischen und biogeochemischen Methoden angewendet, um die Klimageschichte der Kalahari-Region seit dem letzten Glazialem Maximum (ca. 25.000 Jahre vor Heute) zu rekonstruieren.
Prof. Dr. Mira Poehlker, Tropos - Institut für Troposphärenforschung, Leipzig
Vegetationsbrände in Afrika erzeugen große Mengen an Rauch, der die Luftqualität, die atmosphärische Zirkulation und das Klima beeinflusst. Es gibt nur wenige Messungen von Feuern in Afrika, aber wir hatten die Möglichkeit, den Rauch auf seinem Weg über den Atlantik zu verfolgen. Dabei haben wir festgestellt, dass sich die physikalischen Eigenschaften des Rauchaerosols auf seiner Reise kaum verändern und dass es in großen Mengen bis in den Amazonas gelangt, was einen großen Einfluss auf unser Klima haben kann.
Die Auswirkungen von Waldbränden auf die Gesundheit sind schwer zu untersuchen, aber ein viel größerer Effekt wird von Verbrennungsaerosolen erwartet, die beim Kochen in Afrika entstehen. Ein Team von Medizinern hat die Auswirkungen verschiedener Kochmethoden untersucht, bei denen unterschiedlich viel Biomasse zum Kochen verwendet wird. Wir konnten diese Studie physikalisch begleiten und haben die Unterschiede in den freigesetzten Verbrennungsaerosolen bei den verschiedenen Kochmethoden untersucht.
Dr. Katharina Löhr, Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V., Müncheberg
Das Leibniz Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF e.V.) forscht an der ökonomisch, ökologisch und sozial nachhaltigen Landwirtschaft der Zukunft – gemeinsam mit Akteuren aus der Wissenschaft, Politik und Praxis. Inder Arbeitsgruppe ‚Nachhaltige Landnutzung in ‚Entwicklungsländern‘ (SusLAND), werden mithilfe interdisziplinärer Forschungsmethoden Strategien entwickelt, um den komplexen Problemen von landwirtschaftlichen Systemen in Entwicklungsländern auf lokaler, regionaler und globaler Ebene zu begegnen. Insbesondere Fragen der Vermeidung von Landnutzungskonflikten, einer verbesserten Anpassung an den Klimawandel, der Sicherung der Nahrungsmittelversorgung sowie der Existenzgrundlage landwirtschaftlicher Familienbetriebe sind von zentraler Bedeutung. Mit dem Vortrag werden Einblicke in aktuelle Forschungsprojekte gegeben, die sich u.a. mit der Wiederherstellung waldreicher Landschaften und guter Regierungsführung, sowie der Verbesserung von Einkommen und nachhaltigem Kakaoanbau in Ländern Sub-Sahara Afrikas beschäftigen.
Dr. Franziska Wilke, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Sektion 3.1: Anorganische und Isotopengeochemie
Innerhalb eines, von der EU-geförderten Projektes, planen wir strategisch wichtige Rohstoffe in geothermalen Wässern zu lokalisieren, zu quantifizieren und zu extrahieren.
Die wissenschaftliche Bedeutung besteht darin, dass wir nach umweltfreundlichen Bergbaumöglichkeiten für kritische Rohstoffe in unkonventionellen Ressourcen zusammen mit der Bereitstellung von geothermischer Energie suchen. Das Ostafrikanische Grabensystem weist ein erhöhtes geothermisches Potenzial auf, das mit heißem Riftwässer zusammenhängt, welches entlang durchlässiger Verwerfungen wandert. Die Region beherbergt einen zu erwarteten hohen Gehalt an z.B. Seltenen Erden (REE) in heißen Wässern in der Nähe zu Karbonatitgestein. In unseren Studien beproben wir Wässer, Gase und Gesteine und quantifizieren darin verschiedenste Elemente. Indem wir sowohl auf eine umweltfreundlich Gewinnung von Energie / Wärme hinweisen, als auch die Möglichkeit der beiläufigen Extraktion von strategischen Elementen aufzeigen, beabsichtigen wir, zusammen mit unseren lokalen Kolleg:innen, die Geothermie in den Ostafrikanischen Ländern voranbringen. Zusätzlich ist durch die rasch wachsende Bevölkerung im Osten Afrikas zukünftig mit einem höheren Bedarf an Energie und Rohstoffen zu rechnen.
Alexandra Wille, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, GFZ-Schülerlabor
In diesem Workshop wollen wir uns mit der Thematik der Dürre auseinandersetzen, die in vielen Regionen Afrikas zu Versteppung und Wüstenbildung beiträgt. Wir wollen klären, ab wann man von einer Dürre spricht und welche Regionen Afrikas besonders stark von Dürren und fortschreitender Wüstenbildung betroffen sind. Mithilfe von Experimenten wollen wir veranschaulichen, wie sich Trockenrisse bilden, sich Starkregenereignisse auf ausgetrocknete Böden auswirken und Dünen entstehen. Da auch bei uns in Deutschland das Thema Dürre sehr aktuell ist, werden wir in den sogenannten Dürremonitor einführen und Beispiele zur Anwendung der Dürremonitorkarten im Unterricht aufzeigen.
Der Workshop eignet sich für die Grundschulunterricht und SEK I in den Fächern Sachunterricht, Nawi, Geografie und GeWi.
Jannis Buttlar, Wettermuseum e.V.
Afrika ist einer der globalen Klimahotspots mit besonders gravierenden Klimafolgen. Dieser Workshop gibt einen Überblick über verschiedene Klimafolgen und deren Mechanismen. Dabei werden verschiedene Experimente diskutiert und getestet, mit denen der Klimawandel im Schulkontext erläutert und thematisiert werden kann.
Der Workshop eignet sich für die Lehrkräfte der 1.-8. Klassen in den Fächern Sachunterricht, Nawi, Geografie und GeWi.
Dr. Rainer Hollmann Deutscher Wetterdienst, Satellitengestütztes Klimamonitoring, Offenbach a.M. (Workshops Block I)
In der Vorbereitung zum Unterricht kommen ja häufig Fragen auf, z.B.: Wieviel Regen fällt in Afrika und wie sind die Extremwerte? Wie ist das Solarenergiepotential in Afrika? In diesem Workshop werden praktische Beispiele gezeigt und gemeinsam besprochen, wie es möglich ist, mit Hilfe der frei zugänglichen Daten aus Datenzentren, derartige Fragen einfach und fundiert zu beantworten. Dazu werden wir gemeinsam die unterschiedlichen Webseiten der Datenzentren besuchen, sich dort ggf. registrieren, ein paar Daten aussuchen, laden und, sofern möglich, als Grafik darstellen. Weiterführende Methoden (z.B. sogenannte Toolboxen) werden vorgestellt.
Der Workshop ist für Lehrkräfte der SEK II geeignet.
Manuela Lange, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, GFZ-Schülerlabor (Workshops Block I & II)
Der Fokus dieses Workshops liegt auf verschiedenen Experimenten und praktischen Übungen rund um die Themen Plattentektonik und Vulkanismus, welche mit relativ geringem Aufwand im Schulunterricht eingesetzt werden können. Auch werden theoretische Grundlagen und aktuelle Forschungsergebnisse vermittelt. Im Anschluss des Workshops wird Ihnen Material, welches Sie im Unterricht einsetzen können, zur Verfügung gestellt.
Der Workshop ist für Lehrkräfte der SEK I geeignet.
Andreas Ruby, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Sektion 4.6 Geomorphologie (Workshops Block II)
Dass Extrem- und Flutereignisse uns in naher und ferner Zukunft durch den Klimawandel häufiger betreffen werden, ist vielen bereits bekannt. Doch gerade nach der verheerenden Flut im Juli 2021 in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen ist dies vielen gerade durch das Ausmaß und die direkte Nähe tatsächlich ins Bewusstsein gerufen geworden.
Anhand eines simplen Sandkastenmodells sollen zuerst relevante Grundlagen der Flussdynamik erfahren und verstanden werden. Durch kleine Anpassungen des Modells können verschiedene Aspekte von Flutereignissen experimentell simuliert und analysiert werden. Diese, etwas abstrakten Experimente werden mit Fallbeispielen, z.B. aus Blessem (NRW) oder entlang der Ahr während der Flutkatastrophe 2021 verglichen.
Am ehesten geeignet für Sekundarstufe I – jedoch mit Erweiterungen/Anpassungen Grundschule und Sekundarstufe II.
Psychologists/Psychotherapists for Future (Workshops Block I & II)
Wie geht es uns mit der Klimakrise? Und was hat das damit zu tun, was für Klimaschutz getan wird?
Unsere Gesellschaft scheint auf Rationalität und Funktionalität zu beruhen. Gerade der Umgang mit der Klimakrise lässt jedoch oft ein rationales Handeln vermissen. Immer wichtiger wird daher, auch einen emotionalen Zugang zu finden, d.h. Zuversicht, Verzweiflung und auch Wut zu lassen, um wieder aktiv zu werden. Im Unterricht in der Schule auch auf den emotionalen Zugang zur Klimakrise zu achten, kann Diskussionen verbessern und Impulse zu konstruktivem Handeln freisetzen.
Der Workshop ist für Lehrkräfte aller Klassenstufen geeignet (Grundschule, SEK I & II).
Dr. Stefan Liersch, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, PIK
Afrika ist ein Kontinent mit einer Vielzahl von Klimazonen, Ökosystemen, Kulturen und Traditionen. Die Wasserverfügbarkeit in Afrika ist räumlich und zeitlich regional sehr unterschiedlich und hängt von verschiedenen Faktoren wie dem Klima, der Topographie, der Vegetation, der Bodenbeschaffenheit aber auch von dessen steigenden Bedarf und Nutzung ab. Regional betrachtet, gibt es einige Herausforderungen bei der Verteilung der Wasserressourcen zwischen verschiedenen Nutzern auch über Grenzen hinweg. Die Landwirtschaft ist der größte Wasserverbraucher in Afrika und spielt eine wichtige Rolle bei der Ernährungssicherheit. Die hohe Abhängigkeit vom Wetter (Regenfeldbau) macht die afrikanische Landwirtschaft und Ernährungssicherheit anfällig gegenüber Variabilität und Änderungen des Klimas. Der Bewässerungsfeldbau verspricht mehr Sicherheit für die Nahrungsmittelproduktion, steht jedoch in direkter Konkurrenz zu anderen Wassernutzern, wie der Wasserkraft oder anderen flussabwärts gelegenen Nutzern. Unter Berücksichtigung von Klimaänderungen und des demographischen Wandels betrachten wir die Planung von Wasserressourcen anhand von Fallbeispielen.