Themenfelder und Forschungsschwerpunkte

Die Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
zählt zu den Mehrfächerfakultäten der Universität. Diese
haben bei der Nennung von Forschungsschwerpunkten das
Problem, dass zahlreiche fachspezifische Schwerpunkte existieren
und diese nur auf einer grobkörnigen und übergeordneten
Ebene zu allgemeinen Fragestellungen zusammenzufassen
sind. Auf alle Fälle bekennt sich die Fakultät zur Bildung
von Schwerpunkten, die sich grundlagenorientierten Themen
widmen und anwendungsorientierte Forschung zu aktuellen
gesellschaftlichen Fragestellungen berücksichtigt. Auf der
Ebene der Universität will die Fakultät mit drei Themenfeldern
in Erscheinung treten.

Themenfeld Geosphärendynamik (Earth System Science Partnership
– mit besonderem Schwerpunkt Geosphäre):
Im Rahmen dieses Themenfelds werden erdwissenschaftliche Prozesse
im Hinblick auf ihre räumlichen und zeitlichen Wechselwirkungen
und Dynamiken untersucht. Dies reicht von langfristigen
Vorgängen, die die Bedingungen auf der Erde definieren
(Krustenbildung und -dynamik, tektonische Vorgänge und Gebirgsbildung,
Deformation, Exhumation, Verwitterung und Sedimentation
von Gesteinen) bis hin zu kurzfristigen geologischen
Prozessen (Umweltprozesse, Vulkanismus, Erdbeben,
Impakte, Georisiken). Ein besonders interessantes Forschungsterrain
stellt dabei die Untersuchung von Wechselwirkungen
zwischen geologischen und biologischen Vorgängen auf der
Erde dar. Dies beinhaltet auch den Einfluss von Umweltereignissen
auf die Biodiversität und Entwicklung des Lebens (Massensterben,
Paläoklimatik). Darüber hinaus werden die Synthese
und Charakterisierung von Mineralen, Festkörpern und
keramischen Hochleistungswerkstoffen, mikro- und nanoporösen
Materialien, biogenen Mineralen sowie die Umweltwirkung
von neuen Materialien wie z. B. Produkten der Nanotechnologie
untersucht. Diesem Themenfeld sind folgende
Forschungsschwerpunkte zuzuordnen: Klimawandel, Klimadynamik
und Global Change, Genesekritische Realstrukturen von
Mineralien und Rohstoffen, Minerale als Substrat und Produkt
des mikrobiellen Metabolismus, Rekonstruktion von Druckund
Temperaturverhältnissen in konvergierenden Orogenen
sowie Tektonisch-sedimentologische Prozessmodellierung an
tektonischen Störungszonen.

Themenfeld Umwelt-Gesellschaft-Risiko (Earth System Science
Partnership – mit besonderem Schwerpunkt Anthroposphäre):
Im Mittelpunkt dieses Forschungsschwerpunkts steht die
wissenschaftliche Analyse von Umwelt und Gesellschaft und
deren Interaktionen. Dabei gilt es, den Einfluss der gesellschaftlichen
Strukturen und des individuellen Handelns auf
die Raumentwicklung und auf geowissenschaftliche Systeme
zu erforschen und die Gefährdungspotenziale durch Umweltveränderungen
sowie Naturgefahren zu analysieren und zu
bewerten. Es werden Stoffkreisläufe (Wasser, Schadstoffe,
Geochemie), Prozesse im Bereich der Anthroposphäre (Bevölkerung
und Gesellschaft) und des Geoökosystems (Boden,
Relief, Klima) grundlagenorientiert erforscht. Die Erarbeitung
von Planungsgrundlagen, kurz- und längerfristigen Prognosen
sowie von Konzepten zur nachhaltigen Sicherung des Lebensraums
stehen am Ende des Forschungswegs. Das methodische
Spektrum umfasst dabei Verfahren der Kartographie
und Geoinformation, der regionalwissenschaftlichen Analyse,
der chemisch-physikalischen Hochleistungsanalytik sowie der
computergestützten Simulationsmodelle. Diesem Themenfeld
sind folgende Forschungsschwerpunkte zuzuordnen: Gravitative
Massenbewegungen – Genese, Monitoring und Folgen,
Entwicklung neuer digitaler Ausdruckformen in der Kartographie
(z. B. digitaler Globus), Migration und Stadtentwicklung
im europäischen und asiatischen Kontext, Auswirkung von
Umweltschadstoffen und der Nanotechnologie auf aquatische
Systeme sowie Nowcasting, Hindcasting und Forecasting
meteorologischer Prozesse.

Themenfeld Sterne und Galaxien:
Dieser Forschungsschwerpunkt
befasst sich mit der Entwicklung und Strukturbildung
des Universums bis zum Interstellaren Medium, mit der
chemo-dynamischen Entwicklung von Galaxien und ihren
Wechselwirkungen mit der Umgebung, mit der dynamischen
Evolution von Stern- und Planetensystemen sowie mit Aufbau
und Entwicklung der Sterne. Ziel dieser Forschung ist die Gewinnung
von Beobachtungen über fast das gesamte elektromagnetische
Spektrum und die Erstellung von realitätsnahen
zum Teil computergestützten Modellen zur Erklärung der
astrophysikalischen Phänomene und Prozesse. Diesem Themenfeld
sind folgende Forschungsschwerpunkte zuzuordnen:
Kosmische Materiekreisläufe sowie Stellarer Aufbau und Entwicklung.

Klimawandel, Klimadynamik und Global Change:
Im Mittelpunkt steht die quantitative Bestimmung von Veränderungen
im globalen Energie- und Wasserhaushalt der vergangenen
Jahrzehnte mit Hilfe von vorhandenen Zeitreihen,
Radiosonden- und Satellitendaten. Dafür ist die Entwicklung
von Methoden zur Homogenisierung der globalen Radiosondentemperatur
notwendig, um Klimaänderungen in der
freien Atmosphäre exakt quantifizieren zu können.

Genesekritische Realstrukturen von Mineralien und
Rohstoffe:
Um kritische (=relevante) Daten über die Genese (= Entstehungsbedingungen)
von Mineralen und Rohstoffen zu erhalten,
ist neben der Aufklärung der Struktur von neu synthetisierten
Verbindungen auch die Untersuchung der Realstrukturen
notwendig. Das schließt die Analyse der auftretenden Defekte
wie Einschlüsse, chemische Substitutionsmechanismen,
Ordnungs- und Unordnungsphänomene sowie den Einbau
von Volatilen mit ein. Im Hinblick auf mögliche technische Anwendungen
(elektrische Eigenschaften, Ionenaustausch und
Neutralisierung radioaktiver Stoffe) werden Proben gezielt
synthetisiert.

Minerale als Substrat und Produkt des mikrobiellen
Metabolismus:
Biomineralisation von sedimentären Gesteinen, biogeochemische
Verwitterungsprozesse und mikrobielle Umwandlung
von Schadstoffen sind Beispiele der exogenen Geologie, die
durch Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und Mineralen
gesteuert werden. Untersucht werden die Mechanismen
und die Kinetik solcher Prozesse, im Speziellen die mikrobielle
Physiologie und die Chemie der beteiligten Organismen
bzw. Minerale. Diese Untersuchungen sind Voraussetzung für
ein tieferes Verständnis von Elementkreisläufen, Klimaentwicklung,
Schadstoffausbreitung und Lagerstättengenese.

Rekonstruktion von Druck- und Temperaturverhältnissen
in konvergierenden Orogenen:
Durch die Rekonstruktion von Druck- und Temperaturverhältnissen
wird das Verständnis jener komplexen Prozesse vertieft,
die die Entwicklungsgeschichte und rezente Architektur konvergierender
Orogene – wie etwa die Alpen – bestimmen
und zum Wachstum von Gebirgen führen. Computermodellierungen
und Computersimulationen der Druck- und Temperaturgeschichte
in der Zeit im Verband mit analytischen Verfahren
erlauben detaillierte Einblicke in das Werden und das
Vergehen von Gebirgen.

Tektonisch-sedimentologische Prozessmodellierung
an tektonischen Störungszonen:
An Störungszonen werden die räumliche Entwicklung der
Geometrie von Störungen und die Deformation des Umgebungsgesteins
mit mechanischen Finite-Elemente Methoden
modelliert, um das Spannungsfeld und damit das Erdbebenpotential
von Störungen besser einschätzen zu können.
Schwerpunktmäßig wird dabei die Interaktion von tektonisch
aktiven und fossilen Störungszonen mit Oberflächenprozessen
wie Erosion und Sedimentation untersucht.

Gravitative Massenbewegungen – Genese, Monitoring
und Folgen:
Gravitative Massenbewegungen unterschiedlichen Typs
(Muren, Steinschlag, Felssturz, flachgründige Rutschungen),
verschiedenen Alters und Aktivitätsgrads werden weltweit
untersucht. Neben den Beobachtungen der Oberflächen stehen
dabei die Untergrunderkundungen im Vordergrund. Insgesamt
wird angestrebt, die ursächlichen und auslösenden
Faktoren der Massenbewegungen zu identifizieren, diese numerisch
zu modellieren und schließlich die potenziellen Auswirkungen
auf bestehende Siedlungsstrukturen zu bestimmen.

Entwicklung neuer digitaler Ausdruckformen in der
Kartographie (z. B. digitaler Globus):
Im Mittelpunkt dieses Forschungsschwerpunkts steht die Entwicklung
neuer digitaler Ausdruckformen und ihre Integration
in multimediale Kommunikationssysteme. Das Ziel besteht
dabei darin, real ablaufende Prozesse auf der Erdoberfläche
möglichst anschaulich, zeitnah und dynamisch zu vermitteln.
Die Ergebnisse dieser Forschung werden in anderen Schwerpunkten
verwendet, um die erarbeiteten Resultate mit Hilfe
der verbesserten Visualisierungstechniken anschaulicher darzustellen.

Migration und Stadtentwicklung im europäischen und
asiatischen Kontext:
Migration stellt sowohl in europäischen als auch in asiatischen
Metropolen ein wichtiges Element der Stadtentwicklung dar.
ZuwandererInnen lassen sich primär in den Städten nieder
und die Städte benötigen zur demographischen Reproduktion
immer wieder Zuwanderung. Im Mittelpunkt dieses Forschungsschwerpunkts
steht die Analyse von Segregationsprozessen,
der Einfluss räumlicher Konzentrationen auf die
Eingliederung der Zugewanderten und die Veränderung der
kulturellen und sozialen Umwelt durch die Zuwanderung
selbst.

Auswirkung von Umweltschadstoffen und der Nanotechnologie
auf aquatische Systeme:
Wasserressourcen werden nicht nur durch quantitative Prozessen
(z. B. Klimawandel, Bevölkerungswachstum) beansprucht,
sondern auch qualitativ beeinträchtigt. Umweltschadstoffe,
insbesondere anthropogen eingebrachte Substanzen,
können Wasserressourcen kontaminieren. Im Spannungsfeld
zwischen dem Einsatz neuer Technologien wie
der Nanotechnologie und dem vorbeugenden Schutz der
Wasserressourcen werden prozess- und grundlagenorientiert
das Verhalten und der Verbleib von Schadstoffen (auch potenziellen
Schadstoffen oder bisher unbekannten Stoffen) im
Oberflächen-, Boden- und Grundwasser untersucht.

Nowcasting, Hindcasting und Forecasting meteorologischer
Prozesse:
Die Verbesserung von Kürzestfristvorhersagen (0 bis 12 Stunden)
von Temperatur, Wind und Niederschlägen für ein komplexes
lokales Umfeld mit Hilfe hochauflösender Analysen
und zeitlichen Extrapolationsverfahren (von kinematischer
Extrapolation bis zu einem hochauflösenden Vorhersagemodell)
stehen im Mittelpunkt dieses Forschungsschwerpunkts.

Kosmische Materiekreisläufe:
Die für die Wissenschaft zugängliche baryonische Materie
durchläuft im Universum Zyklen unterschiedlicher Größenordnungen,
die miteinander gekoppelt sind. Der treibende
Zyklus ist die auf kleiner Skala wirkende Entstehung von Sternen
und ihr Tod, der mit Massenauswürfen und enormen
Energiefreisetzungen verbunden ist. Bereits seit der Entste99
hung der ersten Sterne kurz nach dem Urknall führen diese
Kreisläufe zur Durchmischung und Elementanreicherung der
kosmischen Materie im Universum und beeinflussen die Entstehung
großräumiger Strukturen.

Stellarer Aufbau und Entwicklung:
Das Verständnis der Sterne, ihres Aufbaus und ihrer Entwicklung
ist im Rahmen des kosmischen Materiekreislaufs und des
Verständnisses des Universums von fundamentaler Bedeutung.
Sterne sind „Fabriken“ der Elemententstehung, Quellen
der Aufheizung und Dynamik der interstellaren Materie und
physikalische Labors für extreme Plasmazustände. Sterne dienen
aber auch als Normierungsgrößen für Altersbestimmungen
und Entfernungen im Universum.