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Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Jürgen Kurths

Forschungsbereich Transdisziplinäre Konzepte und Methoden, Potsdam-Institut für

Klimafolgenforschung, Potsdam

Dr. Jonathan F. Donges

Forschungsbereich Erdsystemanalyse, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung,

Potsdam

Arbeitsgruppe

4

Die Erde als komplexes System: von Klimawandel zu

Nachhaltigkeitstransformation

Die Folgen des Klimawandels sind als globales komplexes System eine große wissenschaft-

liche Herausforderung des 21. Jahrhunderts. Die transdisziplinäre Erdsystemanalyse leitet

Handlungsvorschläge aus der Untersuchung der Wechselwirkungen von Mensch und Natur

ab. Diese können als ein System interagierender Netzwerke aufgefasst werden, deren Kno-

ten einzelne Teilsysteme und deren Kanten Interaktionen abbilden (z. B. sozioökonomische,

infrastrukturelle, biogeochemische und physikalische Prozesse). Seine Dynamik kann über

die Theorie komplexer Systeme analysiert werden, mit Konzepten aus statistischer Physik,

Graphentheorie und Chaostheorie.

Nach einem gemeinsam erarbeiteten Überblick über Fragen der Erdsystemanalyse im Kon-

text planetarer Grenzen und Modellierungsmethoden für komplexe Systeme arbeiten wir in

Gruppen vertieft an selbst gewählten Themen von hoher Aktualität, zum Beispiel:

–– konzeptionelle Modelle und Methoden zur Analyse nachhaltiger Handlungspfade und si-

cherer und gerechter Handlungsräume (

safe and just operating spaces

) im planetaren

sozial-ökologischen System und von Nachhaltigkeitstransformationen in sozialen Netz-

werken (z. B. Meinungs- und Präferenzbildung, Lebensstilentscheidungen)

–– dynamische Phänomene in interagierenden Netzwerken (schnelle Funktionsausfälle,

Phasenübergänge, Wechselwirkungen von klimatischen und sozialen Kippelementen)

zum Verständnis von Klimawandelfolgen im gekoppelten Mensch-Umwelt-System (z. B.

für Gesundheitswesen, Migration, Konflikte)

–– datengetriebene Rekonstruktion und Analyse von interagierenden Erdsystemnetzwerken

mit fortgeschrittenen statistischen Methoden (Big Data, Data Mining, Machine Learning)

Konkrete Inhalte:

–– Klimaphysik, planetare Grenzen, Nachhaltigkeit

–– Netzwerktheorie, Struktur und Dynamik, interagierende Netze

–– sozioökonomische und klimatische Netzwerke

–– Wechselwirkungen von Kippelementen

–– Vorhersagen, Ableitung von Handlungsvorschlägen für nachhaltige Politik

Kollegs

Natur- und Ingenieurwissenschaftliches Kolleg VII

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