Department für Geographie
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Lehrstuhl für Physische Geographie und Landnutzungssysteme

Lehr- und Forschungseinheit Physische Geographie und Landnutzungssysteme

Der Forschungsbereich besteht aus dem Lehrstuhl für Physische Geographie und Landnutzungssysteme (Prof. Dr. Julia Pongratz), der Professur für Bodengeographie (Prof. Dr. Eileen Eckmeier) und den Forschungsaktivitäten in der Geomorphologie (apl. Prof. Dr. Carola Küfmann). Kernthema ist der Einfluss des Menschen auf das Erdsystem durch Landnutzung, von Veränderungen der regionalen und globalen Energie- und Kohlenstoffbilanz bis hin zu Bodendegradation. Darüber hinaus wird grundlegende Forschung im Bereich Geomorphodynamik mit Anwendungsbezug zur Landnutzung in verschiedenen Aktionsräumen (z.B. Karstlandschaften, Hochgebirge) betrieben. Der Forschungsbereich „Physische Geographie und Landnutzungssysteme“ zeichnet sich durch eine breite Methodik aus, von globaler Klima- und Vegetationsmodellierung hin zu Laborexperimenten und Feldmessungen.

Die Lehre greift diese Forschungsthemen auf und verschreibt sich damit dem Ziel, die treibenden Kräfte hinter dem globalen Wandel und Wechselwirkungen zwischen Klima, Mensch und Vegetation aufzuzeigen und methodisch greifbar zu machen. Am Lehrstuhl ist zudem die für die Lehramtsausbildung notwendige Didaktik der Geographie angesiedelt.

Einfluss des Menschen auf Vegetation und Klima

Dreiviertel der eisfreien Landoberfläche sind vom Menschen auf die eine oder andere Weise genutzt. Dies hat deutliche Auswirkungen auf das Klima, denn die mit Landnutzung verbundenen Änderungen in der Pflanzenbedeckung gehen einher mit Veränderungen im Austausch von Energie, Impuls, Wärme, Feuchte, Kohlenstoff und anderer Materie zwischen Vegetation und Atmosphäre. Ein Drittel der menschgemachten CO2-Emissionen bis heute stammen etwa aus Entwaldung und anderen Landnutzungsänderungen. Durch veränderte Energie- und Wärmeströme kann sich lokal die Oberflächentemperatur um mehrere Grad verändern, wenn Wälder Weiden weichen oder Ackerland wieder aufgeforstet wird.

Ziel unserer Forschung ist ein besseres Verständnis der Prozesse, durch die Landnutzung das Klima von lokaler bis globaler Skala beeinflusst, und eine akkuratere Quantifizierung der menschgemachten Störung des Erdsystems. Ein Hauptfokus liegt auf dem globalen Kohlenstoffkreislauf, in dem die Landnutzung die terrestrischen Quellen und Senken stark beeinflusst, aber derzeit den unsichersten Term darstellt.

Unsere wichtigste Methodik ist die globale Vegetations-, Klima- und Erdsystemmodellierung. Diese numerischen Modelle werden herangezogen, um verschiedene Szenarien — etwa auch Mitigationsversuche durch Landnutzungsänderung — zu simulieren und um einzelne Prozesse ein- und auszuschalten. Erst kürzlich erkannt wurde so die Relevanz scheinbar subtiler Vegetationsänderungen wie Holzernte und anderem Landmanagement, deren Einfluss auf das Oberflächenklima vermutlich aber ebenso groß ist wie die von Entwaldung.

Einfluss des Menschen auf Böden

Seit Jahrtausenden verändert der Mensch die stoffliche Zusammensetzung der Böden, beispielsweise durch Einträge von Siedlungsabfällen, Düngemitteln oder Brandrückständen, oder durch die Förderung von Bodendegradationsprozessen. Die Eigenschaften von Böden und deren Entwicklung sind somit auch abhängig von deren Nutzung.

Die in den Boden eingetragenen Substanzen hinterlassen Spuren, spezifische sedimentologische, elementare oder molekulare Muster, welche über Jahrtausende in Böden gespeichert werden können, so dass diese Informationen genutzt werden können, um Rückschlüsse auf die jeweiligen Aktivitäten zu gewinnen und die Intensität des menschlichen Einflusses zu erfassen. Gleiches gilt für rezente Prozesse welche die zukünftige Nutzung von Böden beeinflussen können, wobei sowohl die Folgen von Landnutzungsänderungen als auch Klimawandel hinsichtlich ihrer Effekte auf Steuerprozesse und Erscheinungsformen der Bodendegradation untersucht werden.

Die Forschungsthemen der Bodengeographie umfassen daher Fragestellungen zu Bodenentwicklung und –degradation, und zu Oberflächenprozessen und deren Steuerung durch Bodeneigenschaften. Geoarchäologische Themen bilden einen besonderen Schwerpunkt. Die Untersuchungsgebiete sind insbesondere die Lössregionen und Steppen Eurasiens sowie (semi)aride Räume. Die Interaktion zwischen Mensch und Umwelt, sowohl in der Vergangenheit als auch heute, steht bei den Forschungsthemen im Mittelpunkt.

Geomorphologie

Im Fokus der aktuellen Forschung steht die quantitative Erfassung von landschaftsbildenden Prozessen, Formen und Substraten. Das Verständnis für diese Bausteine in geographischen Räumen ist Basis für eine angewandte Forschung (z.B. Naturgefahren), die die globalklimatischen Veränderungen auch auf der Erdoberfläche zu bewerten versucht. Gerade die Verstärkung und zeitliche Beschleunigung von Erdoberflächenprozessen durch veränderte Klimaparameter (z.B. Bergstürze, Murabgänge, Verwitterungsprozesse) findet geodynamisch in den Aktionsräumen des Menschen statt. So zeigen die Forschungsarbeiten zur chemischen Verwitterung (Gestein, Substrat) in den Karstlandschaften variable Folgeprozesse für die Nutzung von Boden- und Trinkwasserressourcen auf.

Landschaftsveränderungen werden auch in der geomorphologisch-mineralogisch ausgerichteten Aerosolforschung untersucht. Hier wird die Auswirkung von Saharastäuben auf die Boden-, und Vegetationsentwicklung in Gebirgssystemen deutlich.

Geomorphologische Prozessveränderungen spiegeln sich auch in den aktuellen Landnutzungssystemen der außertropischen Gebirge (Alpen, Tien Shan, Pamir). Jüngste Forschungsinitiativen am Kilimanjaro (Tansania) konstatieren hydrologisch-klimatisch induzierte Veränderungen im Georelief (Bodenerosion, Degradation) mit sichtbaren Auswirkungen auf die traditionellen Nutzungsmuster. Damit rücken Forschungsfragen nach nachhaltigen Nutzungsstrategien für eine tragfähige Agrarwirtschaft in einem heute noch ökologischen Gunstraum in Ostafrika in den Vordergrund.