Entwicklung, Analyse und Implementierung von rechnereffizienten Modellen zur Auflösung der Zell- und Artzusammensetzung von Plankton

• Antragsteller: Dr. Onur Kerimoglu
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416615887

Phytoplankton in Ozeanen und marinen Systemen spielen eine Schlüsselrolle in globalen biogeochemischen Stoffkreisläufen. Gekoppelte Erdsystem-Modelle, die derzeit zur Abschätzung von zukünftigen und hypothetischen Zustände mariner Ökosysteme verwendet werden, benutzen Phytoplankton spezifische Parametrisierungen für Wachstum, Export und Stoff- und Energietransfer in Nahrungsnetzen. Im Zusammenhang mit diesen Parametrisierungen werden zugrunde liegende Prozesse häufig komplett ignoriert oder basieren auf stark vereinfachte Darstellungen derselben. Infolgedessen wird die Variabilität des Verhältnisses von Chlorophyll, Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor sowie anderer relevante Elemente innerhalb der Phytoplanktonbiomasse entweder falsch interpretiert, oder auf der Basis heuristischer Formulierungen, welche außerhalb der typischen Spannbreite passender Umweltbedingungen nicht belegt sind, abgeschätzt. Unser Ziel in diesem Projekt ist es die Darstellung von Algenwachstum und -zusammensetzung in Modellen zu verbessern, indem Akklimatisierungsprozesse in einer rechneneffizienten Art und Weise berücksichtigt werden. Diese Modellkomponenten werden modular umgesetzt, so dass sie einfach mit bereits existierenden Planktonmodellen gekoppelt werden können. Wir werden die Nützlichkeit dieser Modellkomponenten beurteilen um: i) die Mechanismen zu verstehen, die Ökophysiologie und abiotische Verhältnisse von Elementen verbinden, ii) die Notwendigkeit für standortspezifische Parameteranpassung zu reduzieren, und daher iii) die Vorhersagefähigkeit der Modelle zu verbessern. Um diese Ziele zu erreichen haben wir das Projekt in zwei Gruppen von Arbeitspaketen organisiert, jedes davon wird von einem der beiden Bewerber geführt: 1) Modellentwicklung und Analyse des Modellverhaltens in idealisierten Setups; 2) Implementierung in realistischen 3-D Modellsetups für den Nordpazifik und das Küstensystem der Nordsee. Die idealisierten Setups die innerhalb der ersten Gruppe erarbeitet werden, werden die charakteristischen Merkmale in Küstensystemen einfangen, die dann innerhalb der zweiten Gruppe untersucht werden. Die Ergebnisse die innerhalb jeder Gruppe erzielt werden sind daher relevant für die jeweils andere Gruppe. Auf diese Weise werden in diesem Projekt die zwei eigentlich komplementären Methodologien kombiniert, die sonst oft voneinander isoliert betrachtet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Partnerorganisation: Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)
• Kooperationspartner: Dr. Sherwood Smith