Das Ziel des Heisenberg-Programms ist es, herausragenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die alle Voraussetzungen für die Berufung auf eine Langzeit-Professur erfüllen, zu ermöglichen, sich auf eine wissenschaftliche Leitungsfunktion vorzubereiten und in dieser Zeit weiterführende Forschungsthemen zu bearbeiten. In der Verfolgung dieses Ziels müssen nicht immer projektförmige Vorgehensweisen gewählt und realisiert werden. Aus diesem Grunde wird bei der Antragstellung und auch später bei der Abfassung von Abschlussberichten - anders als bei anderen Förderinstrumenten - keine "Zusammenfassung" von Projektbeschreibungen und Projektergebnissen verlangt. Somit werden solche Informationen auch in GEPRIS nicht zur Verfügung gestellt.
Die Hauptaufgaben der Forschung auf dem Gebiet des Waldbaus bestehen in der wissenschaftlichen Begleitung
- des Umbaus von Nadelholzreinbeständen in naturnahe Mischwälder
- der Pflege von Waldbeständen und
- des Prozessschutzes bzw. der Prozessanalyse in Naturwaldzellen.
Für diese Aufgaben wurde in Sachsen ein standorts- und waldstrukturrepräsentative Versuchsflächennetz angelegt. Dieses dient u.a. zur
- ressourcenorientierten komplexen Analyse von Waldentwicklung (Bodenvegetation, Waldstruktur, Baumarten, Mischungen etc.) und Umweltdynamik (Mikroklima , Wasser) sowie der Ableitung von entsprechenden Wirkmechanismen bspw. über die
- Erarbeitung, Weiterentwicklung und Nutzung von Prognosesystemen zur pflanzenprozess- und waldstrukturabhängigen Abschätzung von Wasserhaushalts- u. Wachstumsdynamiken.
- Durchführung verschiedener ökophysiologischer Detailuntersuchungen (bspw. Assimilation, Transpiration, Biomassen, Reservestoffe wichtiger Baumarten/ Pflanzenarten)
- waldstrukturorientierten Monitoring der Umweltdynamiken (Meteorologie, Strahlung, Wasserhaushalt etc.) und Umweltauswirkungen (Waldschadenserhebung).
Die erforderliche Strukturierung, effektive Verfügbarkeit und Auswertung des erhobenen komplexen Datenpools wird über die Pflege und Weiterentwicklung des FIS Waldökologie, Waldverjüngung, Waldpflege erreicht.
Im Rahmen des Waldbaus werden diese Forschungsergebnisse in die forstwirtschaftliche Praxis der Forstämter überführt. Dazu gehören u.a. folgende Teilaufgaben:
- Erarbeitung von standorts- und waldstrukturabhängigen praxisorientierten waldbaulichen Bewirtschaftungsempfehlungen zum Waldumbau und zur Waldpflege
- Untersuchung von waldbaulichen Rationalisierungsmöglichkeiten (Naturverjüngungen, Pflegeextensivierungen, Einbeziehung von Sukzessionsprozessen)
- Zusammenfassung und Überführung der wissenschaftlichen Ergebnisse in Form von Merkblättern, Entwürfen zu Verfügungen und Erlassen für die forstliche Praxis
- Durchführung und Weiterentwicklung des waldbaulichen Qualitätsmanagements der Forstbetriebe
- Erarbeitung des jährlichen Waldzustandsberichts für Sachsen.
SEIZE ist der seismische Teil des ICDP-Proposals DIVE (Drilling the Ivrea-Verbano ZonE; im Januar 2018 bei ICDP eingereicht, Leitung: Othmar Müntener, U. Lausanne, Schweiz; Co-PIs: Mattia Pistone - Lausanne, Luca Ziberna - Bayreuth, György Hetényi - Lausanne, Alberto Zanetti - Pavia). Die Ivrea-Verbano Zone (IVZ) in den Italienischen Alpen ist eine der am besten dokumentierten und untersuchten Archetypen kontinentaler Kruste. Weiterhin ist es das beste natürliche Labor, um unser Verständnis der kontinentalen unteren Kruste und der Kruste-Mantel Grenze durch die Kombination von Geophysik und wissenschaftlichem Bohren zu verbessern. Nach einem Workshop im Mai 2017 entwickelte ein Team aus 31 Wissenschaftlerinnen einen ICDP Proposal für Bohrungen in der Ivrea Verbano ZonE (DIVE). Das Bohren zweier 1 km und einer 4 km Bohrung in der IVZ wird eine einmalige Möglichkeit zur Verknüpfung geophysikalischer/geologischer Daten mit Bohrkern-Beobachtungen, down hole logging, mikro-biologischen Sampling, hydrologischen Studien und unterschiedlichen geologischen/geophysikalischen Surveys um die Bohrlokationen bieten. Die IVZ ist ungewöhnlich, da mehrere geophysikalische Studien das Auftreten eines dichten, HochgeschwindigkeitsKörpers, 'Bird's Head' genannt, in flachen Tiefen (ca. 3 km) postuliert. Neuere Studien zeigen, dass die IVZ ein wertvolles Archiv trans-krustalen Magmatismus ist, welches Unterkrusten-Prozesse von Magma-Emplacement, Kristallisation und krustaler Assimilation dokumentiert; und weiterhin die Entwicklung oberflächennahen Magmatismus mit langandauernden Super-Eruptionen im Perm zeigt. Bohren in der IVZ adressiert offene Fragen der Natur der unteren Kruste und der Kruste-Mantel Grenze, mögliche Beziehungen zum geophysikalisch nachgewiesenen Ivrea Körper, der Schaffung und Organisation eines tiefen krustalen magmatischen Systems, und eine umfassende Charakterisierung physikalischer und chemischer GesteinsEigenschaften, sowie die Beziehung zwischen Permeabilität und Verwitterung, Alteration und Fluid-Charakterisierung. Zusammen mit Studien zur Größe und Diversität der tiefen Biosphäre, werden diese Studien zum besseren Verständnis von mikrobiologischen Eco-Systemen und ihren Grenzen in kristallinen Gesteinen beitragen. Mit SEIZE planen wir als zentraler Bestandteil von DIVE, Tiefe, Ausdehnung und Form der IVZ und des sogenannten 'Bird's-Head' bei Balmuccia im Val Sesia, Italien zu bestimmen. DIVE wurde vom internationalen ICDP Panel am 13. Juni 2018 mit folgender Auflage vor Wiedereinreichung zurückgestellt: 'ICDP would like to see for the Balmuccia site a section with good seismic data plus superimposed geological model(s) and tentative drill path'. SEIZE adressiert genau diese Auflage.
Projekt P5 hat die Zielstellung, das Bodenkompartiment im voll gekoppelten Modell eines Wassereinzugsgebiets, das in der Datenassimilationsplattform der Forschergruppe verwendet wird, möglichst gut abzubilden. Weiterhin soll die Bedeutung des Bodenkompartiments in multivariater Datenassimilation soll untersucht werden. In Phase I wurde die ungesättigte Zone auf relativ kleinen Längenskalen und als entkoppeltes System betrachtet. In Phase II wird die Rolle der ungesättigten Zone im voll gekoppelten System betrachtet. Insbesondere soll die Kopplung zu Fließgewässern, Grundwasserleitern und der Landoberfläche untersucht werden. Das Projekt beschäftigt sich mit der Frage der Darstellung des Bodenkompartiments angesichts der Problematik, dass sich Beobachtungsvolumina von den Gitterzellen des Modells unterscheiden und dass die Bodeneigenschaften und die Landnutzung im Modell geglättet dargestellt werden. Neben anderer Fragen die sich mit im Modell nicht abgebildeter Struktur beschäftigen, soll untersucht werden, wie Strömung in Hängen im Modell gut abgebildet werden können, für die die Topographie im Modell geglättet wird. Neben der Abbildung des Bodenkompartiments im Datenassimilationsmodell ist ein weiterer Schwerpunkt die Untersuchung der Frage, wie Beobachtungen im Boden Modellvorhersagen in anderen Kompartimenten verbessern können und wie Beobachtungen in anderen Kompartimenten Modellvorhersagen von Zustandsvariablen und Flüssen im Boden verbessern können. Dies soll anhand multivariater Datenassimilation in Kollaboration mit den Projektpartnern untersucht werden.
Die Snake River Plain-Yellowstone Provinz (SRP) weist ein einzigartiges Vorkommen von bimodalem Magmatismus auf (Basalte-Rhyolithe). Die Intrusion von Basalten in der tiefen Kruste ist mit einem Recycling der kontinentalen Kruste verbunden, der zur Bildung von Rhyolithen geführt hat. Mehrere Modelle werden zurzeit für die Bildungsprozesse der Rhyolithe erwähnt (u.a., Fraktionierung von Basalten, Assimilation, Teilschmelzprozesse von Krustenmaterial). Die Modelle sind jedoch nicht experimentell getestet worden und bleiben qualitativ. In diesem Projekt soll untersucht werden, in wie fern Rhyolithe aus Teilschmelzprozessen von Krustenmaterial entstehen können. Hochdruckexperimente werden durchgeführt, um Teilschmelzprozesse in typischen Ausgangsgesteinen zu simulieren. Zwei Zusammensetzungs-Typen, die öfters als Quelle vorgeschlagen wurden, werden untersucht: hydrothermal alterierte Rhyolithe und basaltische Gesteine. Die geochemische Zusammensetzung (Hauptelemente und Spurenelemente) der experimentellen Schmelzen werden mit natürlichen Gläsern von ICDP Proben und von weiteren eruptiven Einheiten verglichen. Die Zusammensetzung der natürlichen Gläser wird weiterhin benutzt werden, um die Tiefe der Magma-Reservoire mit Hilfe eines neu kalibrierten Barometers zu bestimmen. Proben von einigen eruptiven Einheiten (u.a., aus Kimberley and Sugar City Bohrungen) werden ausgewählt um zu testen, ob einzelne Eruptionen aus mehreren Magma-Reservoiren gespeist werden. Die experimentelle Arbeit und die Untersuchung der natürlichen Proben (ICDP Bohrungen und SRP) werden hilfreich sein um die Entstehungsprozesse der Rhyolithe zu klären (Quelle, Bedingungen). Weiterhin wird die Arbeit einen wichtigen Beitrag leisten, um die Entwicklung der Tiefe und der Temperatur der rhyolitischen Magmakammer seit dem Beginn der vulkanischen Aktivität vor 16 Millionen Jahren nachzuvollziehen.