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- 11 – Geowissenschaftliche Methoden und Technologien für die Zukunft
11 – Geowissenschaftliche Methoden und Technologien für die Zukunft
Bahnbrechende neue Erkenntnisse sind meist methodischen und technischen Innovationen zu verdanken. In den Geowissenschaften werden technische Großgeräte und Instrumente in vier Bereichen eingesetzt:
- in der Spezialanalytik. Dort geht es sowohl um die präzise Messung kleinster Teilchen als auch um Messungen im Naturlabor-Maßstab.
- in Observatorien. Dort werden zum Beispiel Langzeitmessungen von Zuständen, Flüssen und Parametern durchgeführt, und zwar in den Bereichen Atmosphäre, Hydrosphäre, Geosphäre und Biosphäre.
- im Gelände. Technische Großgeräte werden etwa bei wissenschaftlichen Bohrungen genutzt. Marine Forschungsplattformen wie Tauchroboter sind nötig, um den Meeresboden zu untersuchen.
- in der weltraumgestützten Erdbeobachtung und in in-situ Messsystemen.
Es ist nötig, neue Erkundungstechnologien zu entwickeln, um die Zustände der Teilsysteme des Systems Erde räumlich und zeitlich hochauflösend zu erfassen. Für die Geowissenschaften sind vor allem Beobachtungsplattformen und Methoden von Bedeutung, mit denen nicht direkt zugängliche Bereiche der Erde erkundet werden können, zum Beispiel der oberflächennahe Bereich, der tiefere Untergrund und der Meeresboden. Hier werden vor allem geophysikalische Methoden und Bohrtechniken eingesetzt. Die Industrie hat zur Exploration fossiler Kohlenwasserstoffe an Land und auf See zunächst die klassischen geophysikalischen Verfahren und Bohrmethoden verwendet und diese dann maßgeblich weiterentwickelt. Diese Technologien werden auch eingesetzt, um den Meeresboden geowissenschaftlich zu erforschen, zum Beispiel beim internationalen Ozeanbohrprogramm IODP.
Die weltraumgestützte Erdbeobachtung wird zunehmen. Die Instrumente und Technologien, die in deutschen Forschungsinstituten und Universitäten genutzt werden, müssen auf dem modernsten Stand gehalten werden. Gleichzeitig ist es nötig, Netzwerke auszubauen. Damit Technologien erfolgreich weiterentwickelt werden können, müssen Forschungsinstitute und Industrie eng zusammenarbeiten. Diese Kooperation sollte weiter intensiviert werden. Sie stärkt die internationale Wettbewerbsfähigkeit der Partner und schafft neue Produkte.

Modellierung und Monitoring des Systems Erde (Quelle: Markus Rothacher (2006): GGOS: the IAG Contribution to Earth Observation. IGS Workshop Perspectives and Visions for 2010 and beyond, May 8-12, 2006, Darmstadt, Germany, Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ))
Geowissenschaftler erforschen seit langem die einzelnen Komponenten des Systems Erde. Inzwischen ist es aber zunehmend erforderlich, die Einzelkomponenten als Teil des Ganzen zu beobachten und zu interpretieren sowie zu untersuchen, welche Möglichkeiten es gibt, sie zu steuern und zu überwachen. Diese integrierte Betrachtungsweise ist besonders wichtig, um Eingriffe des Menschen in das System Erde zu erfassen und um herauszufinden, wie sich der Klimawandel oder Änderungen der Landnutzung auswirken. Sie ist aber auch erforderlich, um richtig auf Naturkatastrophen reagieren zu können. Um komplexe Prozesse zu verstehen, müssen daher alle möglichen Einflussgrößen in komplexe Modelle integriert werden. Erdbeobachtungssysteme verknüpfen beobachtete Größen und Modelle. Die Modelle können im Experiment geprüft werden. Anschließend ergeben sich neue Hypothesen und Messungen. Neue Technologien und Sensoren erzeugen Daten, die mit integrierten Modellen und fortgeschrittenen Datenverarbeitungsmethoden interpretiert und evaluiert werden sollten.
- 11.1 – Satelliten zur Erdbeobachtung
- 11.2 – Naturlabore, Observatorien und Geophysikalische Großeinrichtungen
- 11.3 – Seismische Tomographie und Geodäsie
- 11.4 – Beobachten und Probenahme: Forschungsschiffe, Forschungsflugzeuge, Tiefseeobservatorien und Bohrgeräte
- 11.5 – Geochemische Analytik / Kosmochemische Methoden / Mikrostrukturelle Analytik
- 11.6 – Methoden der experimentellen Geochemie und Geophysik
- 11.7 – Geoinformatik – Geoinformationstechnik
- 11.8 – Klimasystemmodellierung
- 11.9 – Modellierung von Erdoberflächenprozessen und Sedimentbecken
- 11.10 – Geodynamische Modellierung der tieferen Erde
