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Was Wissenschaftler für die Nachhaltigkeit tun

Damit wir und nachfolgende Generationen im Einklang mit unserer Welt leben können, forschen Wissenschaftler zu Wasser, zu Lande und in der Luft.

Rund 1.386 Trillionen Liter Wasser gibt es auf unserer Erde, 97,14 Prozent davon ist in den Weltmeeren vorhanden, der Anteil der Landfläche beträgt etwa 148,9 Millionen Quadratkilometer und 12,9 Billionen Liter Wasserdampf kommen in der Atmosphäre vor. Diese Zahlen sind bei einer Suchanfrage schnell zu finden – doch tragen sie in sich viele Geheimnisse, die teilweise nur mittels Forschergeist zutage gebracht werden können.

Ergebnisse, die wir vielleicht nur am Rande mitbekommen und aus denen sich uns manchmal nicht sofort erschließt, welchen Nutzen diese Forschungen für uns haben. Inwiefern helfen Forschungen wie die von Dr. Jessica Meyer, die sich mit der mikrophysikalischen Untersuchung von Mischwolken beschäftigt? Den Wolken, die aus Wassertropfen und Eiskristallen bestehen und in der mittleren Atmosphäre in einer Höhe zwischen einem und acht Kilometern entstehen. Diese Mischwolken beeinflussen die Strahlungsbilanz der Atmosphäre – in welchem Umfang hängt dabei stark vom Vereisungsgrad der Wolken ab. »Dank Forschungen in der Atmosphäre konnten in den letzten Jahrzehnten die Ursachen für Klimaveränderungen und negative Einflüsse aufgedeckt werden, was ein Gegensteuern erst ermöglicht hat.

Da in Hinblick auf verheerende Naturkatastrophen noch nicht alle Aspekte im System Atmosphäre verstanden sind, sind weitere Forschungen notwendig«, erklärt Meyer, die im Bereich der Atmosphärenphysik promoviert hat und als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Forschungszentrum Jülich tätig ist. In Kooperation mit Meteorologen, Physikern und Chemikern versucht sie die chemischen und physikalischen Prozesse der Atmosphäre zu verstehen, während sie gleichzeitig auch eng mit Maschinenbau- und Elektrotechnik-Ingenieuren zusammenarbeitet, um Instrumente für die aktuelle Forschung zu entwickeln: »Da unsere Messungen in einem sich ständig ändernden System stattfinden, können die Untersuchungen nicht wiederholt werden. Die Messtechnik muss daher für extreme und sich sehr schnell ändernde Situationen in der Atmosphäre geeignet sein«, sagt Meyer.

Führen die Forschungen zu Ergebnissen, finden sie teilweise Verwendung in der Industrie

Professor Christoph Kottmeier führt die Komplexität der Vorgänge in der Natur an, die ihn in seinen Forschungen noch an Grenzen stoßen lässt. Der 60-Jährige leitet am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den Forschungsbereich Troposphäre am Institut für Meteorologie und Klimaforschung. Auch er ›macht in Wolken‹. Konkret forscht er daran, wie Vorgänge in Wolken die Entwicklung von Stürmen und Starkniederschlägen bestimmen, welche Schäden dadurch auftreten können und wie sie sich im Klimawandel verändern. Die größten Herausforderungen liegen dabei darin, Vorgänge in der Atmosphäre zu verstehen, die vom kleinsten Maßstab winziger Schwebeteilchen bis zu großen Wirbelstürmen miteinander gekoppelt ablaufen.

»Wir entwickeln numerische Modelle und zusammen mit der Industrie auch Messgeräte, die teilweise kommerziell gefertigt werden. Wir kooperieren beispielsweise auch mit Versicherungsunternehmen, die unsere Ergebnisse in der Risikoforschung in ihrer Planung berücksichtigen«, erläutert Kottmeier.

Folglich können Versicherungen Naturkatastrophen besser abfedern. Gingen 1982 aufgrund des Wirbelsturms ›Andrew‹ noch elf Versicherungsunternehmen pleite, ereilte dieses Schicksal nach ›Katrina‹ keinen Versicherer mehr. Wenn auch Versicherungsgesellschaften vor Katastrophen gefeiter sind, die Menschheit ist es nicht. Wie gut, dass es die Uno-Klimakonferenzen gibt ...

Dass diese äußerst selten mit befriedigendem Ergebnis enden, liegt nach Kottmeiers Ansicht an der schwer erreichbaren effizienten Umsetzung von Maßnahmen zur Minderung des Klimawandels: »Dies liegt in den starken kulturellen, politischen und wirtschaftlichen Unterschiede begründet, die teilweise zu Interessenskonflikten führen.« Die Aufgabe der Wissenschaft ist es seiner Meinung nach nicht, nach Verantwortung zu streben, sondern ihre Erkenntnisse und die Grenzen des Wissens in die Öffentlichkeit zu tragen.

Ozeanforschung bietet vielseitige Projekte

An Grenzen stößt auch Professor Martin Visbeck, Sprecher des Excellenzclusters ›Ozean der Zukunft‹ und Professor für Physikalische Ozeanographie am Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel: »Die Möglichkeiten, den Ozean zu beobachten, zu verstehen und zu modellieren sind noch sehr eingeschränkt. Hier gibt es noch für viele Generationen von Studenten spannende Forschung in den kommenden Jahren.« Der 50-Jährige beschäftigt sich mit seiner Arbeitsgruppe momentan mit der Rolle des Ozeans im Klimasystem und insbesondere mit den Schwankungen des Tiefenwassertransports als Teil der ozeanischen Umwälzbewegung, die einen Beitrag zum milden Klima in Europa leistet.

In einem weiteren Projekt befasst er sich mit den Sauerstoffminimumzonen im tropischen Atlantik und deren Veränderungen im Klimawandel. Dabei arbeiten sie viel mit Langzeitmessungen im Ozean, die von roboterartigen Messgeräten gewonnen werden: »Die Daten werten wir oft im Kontext mit Satellitenmessungen und Ozeanmodellen aus«, erklärt Visbeck und führt weiter aus, dass sie zur Vermessung der Prozesse im Zusammenhang mit den Sauerstoffminimumzonen ein aufwendiges Vermischungsexperiment durchgeführt haben: »Dafür wurde eine ungiftige, künstliche Substanz in den Ozean eingebracht und deren Ausbreitung über 1.000 Kilometer drei Jahre lang verfolgt.« 

Zukunft der Menschen liegt in den Weltmeeren

Mittels der Ergebnisse konnte er aufzeigen, dass die relativ schwache vertikale Vermischung im Ozean eine signifikante Menge von Sauerstoff in die Minimumzone transportieren kann. Da die Zukunft der Menschheit von der Entwicklung der Weltmeere abhängt, arbeitet Visbeck mit Meeres-, Geo- und Wirtschaftswissenschaftlern, Medizinern, Mathematikern, Informatikern, Juristen sowie Gesellschaftswissenschaftlern zusammen, um im engen Dialog mit Entscheidungsträgern zu einem nachhaltigen Ozean beitragen zu können:

»Der Ozean ist ein sehr komplexes System, wo Physik, Chemie, Geologie und Biologie oft miteinander verknüpft sind. Wir können nur vorankommen, indem wir viel über die Disziplinen forschen, uns neue Technologien zunutze machen und im engen Austausch mit allen Ländern der Erde versuchen, die Ozeane zu begreifen«, fasst der Professor zusammen.

Greifbarer ist hier – im wahrsten Sinne des Wortes – der Boden, der »oftmals eher benutzt, denn angemessen beachtet wird«, stellt Direktor und Professor Wolf Eckelmann, Diplom-Agraringenieur und Leiter des Fachbereichs B2.4 ›Boden als Ressource – Stoffeigenschaften und Dynamik‹ in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) bedauernd fest. Er erklärt, dass ›ökonomische Zwänge‹ wie immer stärkere Traktoren und die infolgedessen schwerer werdenden Lasten in Land- und Forstwirtschaft große Schäden verursachen: Die Böden werden immens belastet, was zu Bodenverdichtung, Erosion und zu zurückgehender Bodenbiodiversität führt.

Den Boden ins Blickfeld rücken

Eckelmann hat viel zu tun, was unter anderem auch an seinem Engagement deutlich wird: So untersucht er im Rahmen seiner Arbeitsgruppe beispielsweise Stoffgehalte in Böden und deren Verlagerungs- und Rückhaltevermögen gegenüber dem Grundwasser, wobei der Schwerpunkt auf der Betrachtung von Schwermetallen in Böden und im Sickerwasser liegt. Hier kommen verschiedene boden- und geochemische Untersuchungsverfahren sowie verschiedene Methoden der statistischen und regionalisierenden Auswertung zum Zuge. In weiteren Arbeitsgruppen stehen unter anderem die Herstellung bundesweiter Bodenkarten oder die Entwicklung und Dokumentation von Methoden zur Auswertung von Bodenkarten für verschiedene Beratungsziele im Mittelpunkt. Die Liste ließe sich ohne weiteres fortführen und sie zeigt, was auch Eckelmann bestätigt:

»Das Thema Boden ist auf zahlreiche Wissens- und Zuständigkeitsgebiete verteilt und befindet sich dementsprechend in der nachteiligen Situation, oftmals als eher weniger prioritär verstanden zu werden.«

Dies hat bei Bund und Ländern zum Beispiel zur Folge, dass die Personalzahlen rückläufig sind und sich nur schwer Kontinuität bei bestehenden Arbeitsgruppen entwickeln kann. Zudem kritisiert der 63-Jährige Subventionierungen an der falschen Stelle: »Die Durchsetzungskraft von nachhaltiger Bodennutzung endet sehr schnell dort, wo Politik Rahmenbedingungen schafft, die die Georessource Boden vor allem als Wirtschaftsfaktor und weniger als Ökosystemdienstleister erkennt. Wir sind zwar mit Blick auf Bodenschutz durchaus gut aufgestellt, aber manche Entwicklungen – wie der flächendeckende Maisanbau für die Bioenergiegewinnung – müssen kritisch gesehen werden.« Es bleibt folglich abzuwarten, ob Politiker aufgrund eindimensionaler Entscheidungen irgendwann einmal vor Scham im Boden versinken werden.


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