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17. Systemwissenschaftliches Kolloquium

Wintersemester 2010/11

Mittwochs 16 Uhr c.t. - 18 Uhr s.t., Barbarastr. 12, Raum 66/101

Terminübersicht

03.11.2010
Dr. Ulrich Callies, GKSS
Driftsimulationen zur Unterstützung der Interpretation von Messdaten in der südlichen Nordsee.

10.11.2010, 16:30 Uhr
Prof. Dr. Uwe Schneidewind, Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie
Sustainable Transition Research - Forschungsperspektiven am Wuppertal-Institut für Umwelt, Klima und Energie.

17.11.2010
Prof. Dr. John Grin, University of Amsterdam
Transitions to a sustainable society: a governance perspective.

24.11.2010
Dr. Thomas Preuß, RWTH Aachen
Der Einsatz von mechanistischen Modellen zur Beschreibung, Analyse und Vorhersage der Wirkung von Stressoren auf biologische Systeme.

01.12.2010
Dr. Heike Schmitt, University of Utrecht
Antibiotikaresistenz in der Umwelt.

08.12.2010, Antrittsvorlesungen, Raum 66/E33
Prof. Dr. Karin Frank, Institut für Umweltsystemforschung, Universität Osnabrück und Helmholtz Zentrum für Umweltforschung - UFZ
Modellierung für ökologische Risikoanalyse und Nachhaltigkeit.
Prof. Dr. Andreas Huth, Institut für Umweltsystemforschung, Universität Osnabrück und Helmholtz Zentrum für Umweltforschung - UFZ
Die Natur im Computer - Was können wir über Ökologie mit Modellen lernen?

15.12.2010, 17:15 Uhr, Weihnachtskolloquium des Fachbereiches
Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Deuflhard, Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik (ZIB) und Freie Universität Berlin
The Smile of the Mathematician: Mathematical Modelling and Simulation in Facial Surgery.

12.01.2011
Prof. Dr. Michael Pregernig, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Wissenschaft im Kräftefeld der Politik: Theoretische Ansätze und empirische Befunde zu wissenschaftlicher Politikberatung in der Umwelt- und Ressourcenpolitik.

19.01.2011
Prof. Dr. Klaus Kümmerer, Leuphana Universität Lüneburg
Nachhaltige chemische Stoffe der Zukunft - vom bloßen Kochen zum intelligenten Menü.

26.01.2011
Dr. Matthias Lüdeke, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung
Globale Archetypen der Vulnerabilität gegenüber Klima- und globalem Wandel.

02.02.2011
David A. Vasseur, Ph.D., Department of Ecology and Evolutionary Biology, Yale University, New Haven
A tale of two synchronies: Intraspecific and interspecific dynamics in space and time.

Kurzfassungen der Vorträge

03.11.2010
Dr. Ulrich Callies, GKSS

Driftsimulationen zur Unterstützung der Interpretation von Messdaten in der südlichen Nordsee.

Fundierte Analysen von Veränderungen im System Nordsee erfordern eine Verknüpfung von Beobachtungen mit mathematischer Modellierung. Hydrodynamische Modelle erlauben etwa Aussagen über die Herkunft von Wasserkörpern, deren Inhaltsstoffe an bestimmten Positionen im Rahmen eines Beobachtungsprogramms bestimmt wurden. Wichtig ist oftmals aber auch die Langzeitperspektive. Modellgestützte Rekonstruktionen atmosphärischer und mariner Zustände über mehrere Dekaden liefern ein Bild der mittleren Verhältnisse sowie des Ausmaßes natürlicher Variabilität. Erst vor diesem Hintergrund werden fundierte Aussagen über klimatische Veränderungen oder oft auch die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten möglich. Der Vortrag beschäftigt sich speziell mit der Rekonstruktion von Strömungen und damit verbundenen Transporten in der südlichen Nordsee. Die Unterstützung der Interpretation von Beobachtungsdaten wird demonstriert. Beispiele beziehen sich etwa auf Langzeitmessungen auf Helgoland, automatische Messsysteme auf Fähren oder aber auf das Spülsaummonitoring verölter Vögel.

10.11.2010, 16:30 Uhr
Prof. Dr. Uwe Schneidewind, Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie

Sustainable Transition Research - Forschungsperspektiven am Wuppertal-Institut für Umwelt, Klima und Energie.

Das Wuppertal Institut ist seit knapp 20 Jahre eines der national und international führenden Institute der angewandten Nachhaltigkeitsforschung. Mit seinen Studien hat es wichtige Impulse für die umweltpolitische Debatte in Deutschland gegeben. Mit dem Wechsel in der Führung des Institutes findet eine zunehmende Verschiebung zu Fragen nachhaltigkeitsorientierter Übergänge (Transitions) und Transformationen statt. Dabei geht es um das enge Zusammenspiel von Veränderungsprozessen auf Mikro-, Meso- und Makro-Ebene sowie der Abfolge von Visionsentwicklung, Real-Experimenten und der Organisation von sozialen Lernprozessen zur Diffusion erfolgreicher Transformationsbeispiele. Die Forschung greift dabei auf konzeptionelle Vorarbeiten des niederländischen Forschung zum "Transition Management", zur "Sustainable Governance"-Forschung, aber auch auf Erkenntnisse der Systemiwssenschaften zurück.

Der seit März 2010 amtierende neue Präsident des Wuppertal Institutes, Prof. Dr. Uwe Schneidewind, skizziert in seinem Vortrag konzeptionelle Grundlagen der Wuppertaler Transition-Research und geht auf konkrete Anwendungsprojekte in den Bereichen Energiewende, Sustainable Urban Transitions sowie Wandel zu Postwachstumsstrategien ein.

Im Anschluß soll eine Diskussion über Anknüpfungspunkte und Unterschiede zur umweltsystemwissenschaftlichen Forschung der Uni Osnabrück stattfinden.

17.11.2010
Prof. Dr. John Grin, University of Amsterdam

Transitions to a sustainable society: a governance perspective.

Many contemporary crises - including climate change, the financial crises, a variety of pandemics - have in common that they (1) represent the dark side of dominant patterns of socio-economic-technological development, and (2) appear to be very difficult to resolve. The idea of transitions (Rip & Kemp, 1998; Schot, 1998; Rotmans, et al., 2001) takes at one point of departure that the persistence of the problems involved (2) may be explained by the fact that (1) implies that these problems are caused by processes which are ?rmly embedded in societal structures. The second point of departure is that, as a consequence, their resolution is bound to involve both innovative practices and structural adaptation: system innovations and transitions. Such change, in other words, is fundamental as it goes beyond established practices and the structures which have co-evolved with them.

In my presentation, I wish to discuss the 'work' involved in actually 'doing' transitions. Responding to some (not unjustified) international criticism on early transition literature from the Netherlands, I will pay due attention to the question how power may express itself in these processes, and how agents may deal with these expressions in order to bring about the transformations of existing power relations essentially implied in transitions. I hope to thus add understanding of the idea of second order reflexivity.

I will therefore first briefly outline a framework with which we conceive of power relations. I will then discuss two Dutch cases of actually doing transitions.

24.11.2010
Dr. Thomas Preuß, RWTH Aachen

Der Einsatz von mechanistischen Modellen zur Beschreibung, Analyse und Vorhersage der Wirkung von Stressoren auf biologische Systeme.

01.12.2010
Dr. Heike Schmitt, University of Utrecht

Antibiotikaresistenz in der Umwelt.

Antibiotika-resistente Bakterien sind ein bekanntes und gefürchtetes Phänomen in der Human- und Veterinärmedizin. Weniger untersucht ist die Frage, inwiefern auch die Umwelt ein Vektor oder Reservoir für Antibiotikaresistenz und die verantwortlichen Gene sein kann. In diesem Vortrag wird aufgezeigt, dass Antibiotikaresistente Bakterien und Resistenzgene die Umwelt erreichen können. Erstens kann die Begüllung landwirtschaftlicher Nutzflächen zum Eintrag von Resistenzgenen in Böden führen, wie Untersuchungen in Holland zeigen. Auf der humanen Seite werden Krankenhäuser als Hauptquellen diskutiert. Analysen eines Krankenhaus-assoziierten Bakteriums (Ampicillin-resistente E. faecium) und charakteristischer Gene in Abwässern, Kläranlagen und Oberflächengewässern zeigen, dass Krankenhäuser in der Tat eine Quelle von resistenten Bakterien sind, dass aber wahrscheinlich auch ein Eintrag aus der allgemeinen Bevölkerung vorliegt. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund von "natürlichen" Resistenzen und im Hinblick auf menschliche Exposition diskutiert.

08.12.2010, Antrittsvorlesungen, Raum 66/E33

Prof. Dr. Karin Frank, Institut für Umweltsystemforschung, Universität Osnabrück und Helmholtz Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Modellierung für ökologische Risikoanalyse und Nachhaltigkeit.

Ökosysteme sind in zunehmendem Maße globalen Wandelprozessen ausgesetzt, sei es Klimawandel oder verschiedenen Spielarten von Landnutzungswandel - auch solchem, der in positivster Absicht darauf abzielt, einen Beitrag zur Bewältigung globaler Herausforderungen wie einem zunehmenden Energiebedarf, knapper werdenden Ressourcen oder eben besagtem Klimawandel zu leisten. Das Ganze kann aber auch "Nebenwirkungen" haben, insbesondere auf Ökosysteme, deren Dynamik, Biodiversität, Regenerationsfähigkeit und Ökosystemleistungen beeinflusst werden. Dies zeigt die Notwendigkeit von leistungsfähigen Methoden zur Abschätzung der Auswirkungen all dieser Einflüsse auf Ökosysteme als Basis für die Entwicklung nachhaltiger Bewältigungsstrategien.

Ökologische Modellierung ist eine Methode der modernen Umweltforschung, die wichtige Beiträge in diesem Kontext leisten kann. In der Vorlesung werden Beispiele für das Potenzial des Einsatzes von Modellierung in der ökologischen Risikoanalyse und Chancen der Kopplung mit anderen Ansätzen wie Experimenten oder der Entwicklung von Politikinstrumenten gegeben. Insbesondere wird gezeigt, welche Anknüpfungspunkte sich zu verschiedenen Arbeitsgruppen des Universität Osnabrück ergeben.

Prof. Dr. Andreas Huth, Institut für Umweltsystemforschung, Universität Osnabrück und Helmholtz Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Die Natur im Computer - Was können wir über Ökologie mit Modellen lernen?

Seit den siebziger Jahren werden in der Ökologie mathematische Modelle eingesetzt, um ökologische Prozesse und Systeme zu analysieren. Ökologische Modelle haben mittlerweile eine breite Anwendung, so werden sie z.B. zur Beschreibung der Entwicklung von Pflanzen-, Tierpopulationen und auch Ökosystemen verwendet. Ökologische Modelle werden in verschiedener Weise für Managementfragen eingesetzt, z.B. beim Fischfang und der Nutzung von Wäldern. Bei der Planung von Naturschutzgebieten werden mit Modellen Aussterbewahrscheinlichkeiten abgeschätzt. Auch in der Klimaforschung und bei der Analyse des globalen Kohlenstoffkreislaufes spielen ökologische Modelle der Vegetation eine große Rolle. In diesem Vortrag werden an ausgewählten Beispielen typische Ansätze und Ergebnisse der ökologischen Modellierung vorgestellt. Es werden u.a. am Beispiel von Waldmodellen Möglichkeiten und Herausforderungen dieses Forschungsgebietes diskutiert.

15.12.2010, 17:15 Uhr, Weihnachtskolloquium des Fachbereiches
Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Deuflhard, Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik (ZIB) und Freie Universität Berlin

The Smile of the Mathematician: Mathematical Modelling and Simulation in Facial Surgery.

12.01.2011
Prof. Dr. Michael Pregernig, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Wissenschaft im Kräftefeld der Politik: Theoretische Ansätze und empirische Befunde zu wissenschaftlicher Politikberatung in der Umwelt- und Ressourcenpolitik.

Die effektive Verbindung von substanziellem Wissen und verbindlichen politischen Entscheidungen stellt seit langem eine der größten Herausforderungen politischer Steuerung dar. Dass bis heute wissenschaftliche Politikberatung nur mäßig effektiv ist, deutet auf grundlegende Barrieren und Lücken in Wissens-Handlungs-Systemen hin. Solche Hindernisse finden in den altbekannten Problemen ihren Ausdruck, dass politische EntscheidungsträgerInnen nicht jene Informationen bekommen, die sie brauchen würden, und dass umgekehrt WissenschaftlerInnen Wissen produzieren, das gesellschaftlich ungenützt bleibt.

Theorieseitig sind zahlreiche Modelle ausgearbeitet worden, die das Verhältnis von "Wahrheit" und "Macht", um die Begrifflichkeit von Don K. Price (1965) aufzugreifen, konzeptionell zu fassen. Auf Seiten der Praxis sind gerade im Bereich der Umweltpolitik in den letzten Jahren etliche Initiativen gestartet worden, in denen sich politische Akteure und/oder VertreterInnen der Wissenschaft um die effektivere Gestaltung des "science-policy interface" bemühen.

Während die wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Frage der Rolle von Wissenschaft in der Politik lange Zeit von unilinearen Konzepten des "Wissenstransfers" ("get-the-facts-then-act model") geprägt war, sind in den letzten Jahren Ansätze entwickelt worden, die von einem dynamischeren, prozessorientierten Verständnis der Interaktion von Wissenschaft und Politik ausgehen und die Prozesse der Wissensproduktion und der Politikproduktion als eng verschränkt ansehen ("co-production").

Im Vortrag werden einerseits verschiedene theoretische Ansätze zur Interaktion zwischen Wissenschaft und Politik vorgestellt und kritisch verglichen. Andererseits werden ausgewählte eigene empirische Befunde zu unterschiedlichen Formen und Foren wissenschaftlicher Politikberatung in der Umwelt- und Ressourcenpolitik in unterschiedlichen politisch-kulturellen Kontexten (insbes. Europa und USA) referiert und bewertet.

19.01.2011
Prof. Dr. Klaus Kümmerer, Leuphana Universität Lüneburg

Nachhaltige chemische Stoffe der Zukunft - vom bloßen Kochen zum intelligenten Menü.

Die Hauptemissionen der chemischen und pharmazeutischen Industrie sind nicht zuletzt aufgrund der Fortschritte im Umweltschutz in den letzten 30 Jahren weniger die entstehenden Abfälle und sonstigen Emissionen bei der Produktion, sondern vielmehr die Produkte, d.h. die Moleküle selbst. Mit Konzepten wie „Green Chemistry“ oder „Green Pharmacy“ wird bisher vorrangig die Veränderung der Rohstoffbasis und der Syntheserouten verbunden. Wenn gleich auch die Verbesserung der Eigenschaften der Stoffe selbst als wichtiger Punkt erwähnt wird (Anastas und Warner 1998), so spielt dies bisher in der Gesamtdiskussion kaum eine Rolle. Nachhaltige Chemie („Sustainable Chemistry“) verfolgt demgegenüber einen umfassenderen Ansatz. U.a. sind daher die Moleküle selbst kritisch zu betrachten und ist nach weniger problematischen Alternativen zu suchen.

Zentral hierfür ist der Begriff der Funktionalität. In diesem Kontext bezieht sich Funktionalität auf den gesamten Lebenszyklus eines Moleküls oder Produkte, nicht nur auf die Gebrauchsphase. Chemische Stoffe mit guter Funktionalität erfüllen daher nicht nur ihren Anwendungszweck optimal, sondern werden nach ihrer Anwendung in Kläranlagen, Böden und in anderen Umweltkompartimenten möglichst schnell und vollständig mineralisiert. Erst dann kann von guter Funktionalität und Eigensicherheit im umfassenden Sinn gesprochen werden. Ein wichtiger Ansatz für die Suche nach nachhaltigeren chemischen Stoffen ist daher u.a. das gezielte Moleküldesign, um Stoffe besserer Funktionalität sowohl hinsichtlich der Anwendung als auch hinsichtlich ihrer Umwelteigenschaften zu erhalten. Dieses Konzept nennt sich „Beniugn by Design“. Dieser Ansatz ist die Umsetzung des Vorsorgeprinzips auf stofflicher Ebene. Dafür zentral ist der Zusammenhang zwischen der chemischen Struktur eines chemischen Stoffs und den Eigenschaften, die notwendig sind, um eine gewünschte Funktionalität zu erfüllen. Wenn chemische Stoffe in der Kläranlage und der Umwelt leicht und schnell abgebaut werden, lässt sich die stoffliche Belastung der Umwelt signifikant reduzieren. Es erübrigen sich fortgeschrittene umwelttechnische Anstrengungen zum Gewässerschutz ebenso wie eine detaillierte Untersuchung von Verhalten und Wirkung der Stoffe, ihrer Metabolite und Transformationsprodukte.

26.01.2011
Dr. Matthias Lüdeke, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Globale Archetypen der Vulnerabilität gegenüber Klima- und globalem Wandel.

Der Archetypenansatz wurde in Vorbereitung auf den von der UNEP koordinierten 4. "Global Environment Outlook" entwickelt, um die Vielzahl der Trends in den Umweltvariablen, deren Verursachung sowie deren Auswirkungen auf Mensch und Gesellschaft zu systematisieren. Er stellt eine Weiterentwicklung des Syndromansatzes dar, wobei auf typische Konstellationen von vulnerabilitätsgenerierenden Mechanismen fokussiert wird. Ähnlich wie beim Syndromansatz werden zunächst in einem transparenten und iterativen Prozess in unterschiedlichen Expertenrunden relevante Gegenstands/Wirkungsbereiche identifiziert, in denen ähnliche vulerabilitätsgenerierende Mechanismen am Werk sind. Dann werden diese einzelnen Bereiche in standartisierter Form weiteruntersucht, wobei clusteranalytische Methoden zur Anwendung kommen. Am Ende erhält man für jeden Gegenstandsbereich globale Karten, die bezüglich ihrer Vulnerabilität vergleichbare Gebiete ausweisen. Dies ermöglicht nun abzuschätzen, wohin vulnerabilitätsreduzierende Maßnahmen, die sich in einem Gebiet als erfolgreich herausgestelllt haben, zu übertragen sind, bzw. wohin besser nicht. Darüberhinaus kann der Ansatz verwendet werden, solche Maßnahmen zu identifizieren und geographische "Hotspots" der Vulnerabilität zu bestimmen.

02.02.2011
David A. Vasseur, Ph.D., Department of Ecology and Evolutionary Biology, Yale University, New Haven

A tale of two synchronies: Intraspecific and interspecific dynamics in space and time.

Synchronous dynamics are ubiquitous features of nature. i) Populations of conspecifics at different locations often exhibit synchronized fluctuations and ii) populations of heterospecifics within a location often exhibit synchronized fluctuations. The classical viewpoint is that these two synchronies are detrimental for the persistence and stability of species and communities. Using a combination of experimental work, data analysis, and theory I will present a challenge to this classical view - demonstrating that the commonality of synchrony may be due to beneficial effects on both the persistence and stability of species.