Modeling Interactions in Soil Systems
Dr. Bernhard Ahrens
Unsere Mission
Die Projektgruppe Modelling Interactions in Soil Systems (MISS) konzentriert sich auf das Verständnis der Dynamik und der Rückkopplungen bei der Bildung und Zersetzung von organischem Kohlenstoff (SOC) im Boden. Die Gruppe legt den Schwerpunkt auf die Rolle des mineralassoziierten organischen Kohlenstoffs (MOC) und des partikulären organischen Kohlenstoffs (POC) unter wechselnden Umweltbedingungen. Mit einer Kombination aus prozessbasierten Modellen und Techniken des maschinellen Lernens wollen wir unser Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs im Boden und seiner Auswirkungen auf die globale Kohlenstoffspeicherung und den Klimawandel verbessern.
Methodik
- Prozessbasierte Modellierung mit dem COMISSION-Modell: Nutzung des COMISSION-Modells zur Untersuchung von Bodenkohlenstoffprozessen und deren Reaktionen auf Umweltveränderungen.
- Entwicklung hybrider Modellierungsansätze, die datengesteuerte und prozessbasierte Modelle wie COMISSION integrieren, um die Dynamik des organischen Kohlenstoffs im Boden und mikrobielle Interaktionen zu untersuchen.
Ziele
- Untersuchung der Faktoren, die die Bildung und Zersetzung von SOC beeinflussen - mit Schwerpunkt auf Sauerstoffversorgung und Bodenfeuchte, Temperatur, Sorptionskapazität und Mineralogie.
- Verständnis der Rolle der mikrobiellen Kohlenstoffnutzungseffizienz (CUE) für die globale Kohlenstoffspeicherung im Boden und ihrer Auswirkungen auf die Bildung und den Abbau von SOC.
- Analyse der Rückkopplungsmechanismen zwischen SOC und Bodenstruktur
- Bewertung der Auswirkungen des Stickstoffbedarfs für die MOC-Bildung auf N2O-Emissionen und Bodendurchlüftung.
- Bewertung der Gesamteffekte von CO2- und CH4-Emissionen in POC-dominierten Systemen unter verschiedenen meteorologischen Randbedingungen.
© C. Philipp/BGC
Assoziierte Gruppenmitglieder
© G. Duveiller
Alumni
© Martijn Pallandt
Zeitschriftenartikel (34)
1.
Zeitschriftenartikel
Susanne Tautenhahn, Martin Jung, Michael Rzanny, Patrick Mäder, Markus Reichstein, Bernhard Ahrens, Anke Bebber, David Boho, Milan Chytrý, Jürgen Dengler, Florian Jansen, Negin Katal, Gabriele Midolo, Lubomír Tichý, Sophia Walther, Ulrich Weber, Hans Christian Wittich, and Jana Wäldchen, "Urbanization signatures on climate and soils uncovered by crowd-sensed plants," Nature Cities (2026).
2.
Zeitschriftenartikel
Sabine Reinsch, Inma Lebron, Lis Wollesen de Jonge, Peter L. Weber, Trine Norgaard, Emmanuel Arthur, Lucas Gomes, Charles Pesch, Karyotis Konstantinos, George Zalidis, Lur Epelde, Marija Romic, Davor Romic, Monika Zovko, Marko Reljic, Jaakko Heikkinen, Christopher Feeney, Laura Bentley, Peter Levy, Elena Vanguelova, Panos Panagos, Florian Schneider, Bernhard Ahrens, Jens Leifeld, Gustaf Hugelius, Bridget A. Emmett, Bernhard J. Cosby, Michele Brentegani, Susan Tandy, Amy Thomas, Maud A. J. van Soest, and David A. Robinson, "The fraction of carbon in soil organic matter as a national-scale soil process indicator," Global Change Biology 31 (11), e70572 (2025).
3.
Zeitschriftenartikel
Marleen Pallandt, Marion Schrumpf, Holger Lange, Markus Reichstein, Lin Yu, and Bernhard Ahrens, "Modelling the effect of climate–substrate interactions on soil organic matter decomposition with the Jena soil model," Biogeosciences 22 (7), 1907-1928 (2025).
4.
Zeitschriftenartikel
Feng Tao, Benjamin Z Houlton, Yuanyuan Huang, Ying-Ping Wang, Stefano Manzoni, Bernhard Ahrens, Umakant Mishra, Lifen Jiang, Xiaomeng Huang, and Yiqi Luo, "Convergence in simulating global soil organic carbon by structurally different models after data assimilation," Global Change Biology 30 (5), e17297 (2024).
5.
Zeitschriftenartikel
Thomas Wutzler, Christian Reimers, Bernhard Ahrens, and Marion Schrumpf, "Optimal enzyme allocation leads to the constrained enzyme hypothesis: the Soil Enzyme Steady Allocation Model (SESAM; v3.1))," Geoscientific Model Development 17 (7), 2705-2725 (2024).
6.
Zeitschriftenartikel
Feng Tao, Benjamin Z. Houlton, Serita D. Frey, Johannes Lehmann, Stefano Manzoni, Yuanyuan Huang, Lifen Jiang, Umakant Mishra, Bruce A. Hungate, Michael W. I. Schmidt, Markus Reichstein, Nuno Carvalhais, Philippe Ciais, Ying-Ping Wang, Bernhard Ahrens, Gustaf Hugelius, Toby D. Hocking, Xingjie Lu, Zheng Shi, Kostiantyn Viatkin, Ronald Vargas, Yusuf Yigini, Christian Omuto, Ashish A. Malik, Guillermo Peralta, Rosa Cuevas-Corona, Luciano E. Di Paolo, Isabel Luotto, Cuijuan Liao, Yi-Shuang Liang, Vinisa S. Saynes, Xiaomeng Huang, and Yiqi Luo, "Reply to: Model uncertainty obscures major driver of soil carbon," Nature 627, E4-E6 (2024).
7.
Zeitschriftenartikel
Carlos Sierra, Bernhard Ahrens, Martin A. Bolinder, Maarten C. Braakhekke, Sophie F. von Fromm, Thomas Kätterer, Zhongkui Luo, Nargish Parvin, and Guocheng Wang, "Carbon sequestration in the subsoil and the time required to stabilize carbon for climate change mitigation," Global Change Biology 30 (1), e17153 (2024).
8.
Zeitschriftenartikel
Feng Tao, Feng, Yuanyuan Huang, Bruce A. Hungate, Stefano Manzoni, Serita D. Frey, Michael W. I. Schmidt, Markus Reichstein, Nuno Carvalhais, Philippe Ciais, Lifen Jiang, Johannes Lehmann, Ying-Ping Wang, Benjamin Z. Houlton, Bernhard Ahrens, Umakant Mishra, Gustaf Hugelius, Toby D. Hocking, Xingjie Lu, Zheng Shi, Kostiantyn Viatkin, Ronald Vargas, Yusuf Yigini, Christian Omuto, Ashish A. Malik, Guillermo Peralta, Rosa Cuevas-Corona, Luciano E. Di Paolo, Isabel Luotto, Cuijuan Liao, Yi-Shuang Liang, Vinisa S. Saynes, Xiaomeng Huang, and Yiqi Luo, "Microbial carbon use efficiency promotes global soil carbon storage," Nature 618, 981-985 (2023).
9.
Zeitschriftenartikel
Feng Tao, Johannes Lehmann, Ying-Ping Wang, Lifen Jiang, Bernhard Ahrens, Kostiantyn Viatkin, Stefano Manzoni, Benjamin Z. Houlton, Yuanyuan Huang, Xiaomeng Huang, and Yiqi Luo, "Reply to “Beyond microbial carbon use efficiency," National Science Review 11 (14), nwae058 (2023).
10.
Zeitschriftenartikel
Eva-Marie Metz, Sanam N. Vardag, Sourish Basu, Martin Jung, Bernhard Ahrens, Tarek S. El-Madany, Stephen Sitch, Vivek K. Arora, Peter R. Briggs, Pierre Friedlingstein, Daniel S. Goll, Atul K. Jain, Etsushi Kato, Danica Lombardozzi, Julia E. M. S. Nabel, Benjamin Poulter, Roland Séférian, Hanqin Tian, Andrew Wiltshire, Wenping Yuan, Xu Yue, Sönke Zaehle, Nicholas M. Deutscher, David W. T. Griffith, and André Butz, "Soil respiration–driven CO2 pulses dominate Australia’s flux variability," Science 379, 1332-1335 (2023).