Angewandte Physische Geographie und Umweltmodellierung

Die Arbeitsgruppe Angewandte Physische Geographie und Umweltmodellierung von Prof. Dr. Ralf Ludwig beschäftigt sich mit der Modellierung von hydrologischen Systemen und regionalen Auswirkungen des Klimawandels. Die Modellierungen werden durch global verteilte Messnetze gestützt. In einem weiteren Schwerpunkt ist mit dem Programm el mundo die Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) fest in der Arbeitsgruppe verwurzelt.

In der Umweltmodellierung werden numerische Computermodelle verwendet, um komplexe natürliche Systeme und ihre Interaktionen zu beschreiben. Dies dient zum einen einem verbesserten Prozessverständnis, als auch der Untersuchung anthropogener Aktivitäten und ihrer Auswirkungen auf unsere Umwelt. Projektionen von zukünftigen Veränderungen auf Basis von Szenarien sind ein wesentliches Instrument, um Entscheidungsgrundlagen für Mitigation und Adaptation zu bieten. Der Fokus der Arbeitsgruppe liegt auf der Untersuchung der Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Bewirtschaftungsstrategien und Klimawandel auf den Wasserkreislauf und ein integriertes Wasserressourcenmanagement.

Für die hydrologische Modellierung werden physikalisch basierte Modelle verwendet (v.a. WaSiM-ETH; http://www.wasim.ch), die in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung operieren. Das ermöglicht die Analyse der Auswirkungen von Landnutzungswandel und Klimawandel auf den Wasserhaushalt von Flusseinzugsgebieten, sowie die Veränderung von hydrologischen Extremereignissen wie Hoch- und Niedrigwasser. Neben physikalisch-basierten Modellen werden auch alternative Modellansätze mit Hilfe von maschinellem Lernen erprobt.

Für unsere Analysen zu den Auswirkungen des Klimawandels nutzen wir regionale Klimamodelle mit einer hohen räumlichen Auflösung. Diese bieten im Vergleich zu globalen Klimamodellen eine deutlich höhere Detailschärfe und können Prozesse und regionale Effekte an der Schnittstelle zwischen Landoberfläche und Atmosphäre damit besser abbilden. Insbesondere im Alpenraum kommt einer solchen feineren Darstellung der Topographie große Bedeutung zu. Unser Fokus liegt auf Ensemble-Ansätzen, insbesondere von single-model initial-condition large ensembles (SMILEs). Diese ermöglichen eine Abschätzung der natürlichen Variabilität des Klimasystems. Inhaltlich analysieren wir hydro-meteorologische Extremereignisse wie Starkniederschlag und Hochwasser, Compound-Events wie das zeitgleiche Auftreten von Hitze und Dürre, sowie den Zusammenhang zwischen großräumiger Zirkulation und regionalen Extremereignissen.

Weitere methodische Forschungsschwerpunkte liegen in der Fernerkundung, die z.B. zur Erfassung der Dynamik der Landoberfläche in Permafrostregionen, dem Monitoring von von Waldverjüngungsstrategien, zur Beschreibung der Entwicklung von (erneuerbaren) Energiesystemen oder zur Bereitstellung von Modellparametern in der hydrologischen Modellierung eingesetzt wird.

Neben europaweiten Anwendungen setzt die Arbeitsgruppe regionale Schwerpunkte in Bayern und den Alpen, im Mittelmeerraum sowie in Zentral- und Nordamerika.

Das Programm el mundo widmet sich der Nachhaltigkeit in Studium und Lehre und verankert durch innovative Lehr- und Lernangebote Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) fest in der Universitätslandschaft und den Schulen. Mit el mundo können Lehramtsstudierende der LMU fächerübergreifend das Zertifikatsprogramm Bildung für nachhaltige Entwicklung im Lehramt studieren. Dieses ermöglicht die Anmeldung zum Staatsexamen im Erweiterungsfach BNE, sobald die LPO-Änderung abgeschlossen ist (voraussichtlich 02/2025). el mundo legt den Fokus auf partizipative Lernmethoden, die Studierende aktiv in den Gestaltungsprozess einbinden. Mit dieser Ausrichtung trägt el mundo dem wachsenden Bedarf aus Wissenschaft, Politik und Gesellschaft Rechnung, Nachhaltigkeit als übergreifendes Bildungsziel zu etablieren. Die eLearning-Kurse von el mundo DIGITAL sind asynchron zu bearbeiten und bieten allen Hochschulangehörigen die Möglichkeit, sich asynchron und mit eigener Schwerpunktsetzung mit verschiedenen Themenkomplexen der Nachhaltigkeit zu befassen: https://www.geo.lmu.de/elmundo/de/