Max Planck Society
Max Planck Institut for Biogeochemistry

Biospheric Theory and Modelling Group
Theorie und Modellierung der Biosphäre

Our research aims to understand how the whole Earth functions as one complex system that is strongly shaped by interactions, what the role of life is within this system, and how humans alter it. We approach our research from a perspective by which we view the Earth as a power plant that generates energy out of the incident solar radiation. This energy maintains the winds in the atmosphere, the currents within the world’s oceans, and the global biogeochemical cycles, such as the hydrological cycle. We use thermodynamics in our research to determine the limits on energy conversion rates of Earth system processes. We apply this approach to a range of different topics within Earth system science, for instance to better understand the role of life in the evolution of the Earth system, to describe changes in biogeochemical cycles with simple approaches, or to quantify the natural limits of renewable energy.

Energy conversions within the Earth system are central to a range of topics, ranging from basic questions regarding the drivers of geochemical cycles, the role of life to the limits of renewable energy.

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Unsere Forschung versucht, die Erde als komplexes Gesamtsystem zu verstehen, welches stark durch Wechselwirkungen, Leben und den Menschen geprägt wird. Unser Forschungsansatz nutzt dabei eine Perspektive, indem wir die Erde als Kraftwerk betrachten, welches aus Solarstrahlung andere Formen von Energie erzeugt. Diese Energie erhält die Winde in der Atmosphäre, die Strömungen im Ozean, und die globalen biogeochemischen Kreisläufe wie z. B. den Wasserkreislauf. Wir benutzen die Thermodynamik in unserer Arbeit, um die Grenzen der Energieumsatzsraten von Erdsystemprozessen zu bestimmen. Diesen Ansatz wenden wir auf verschiedene Themen der Erdsystemforschung an, um zum Beispiel den Einfluss des Lebens besser zu verstehen, die Änderungen von biogeochemischen Kreisläufen aus einfachen Ansätzen zu beschreiben oder die natürlichen Grenzen von erneuerbaren Energien zu ermitteln.

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Recent Publications
aktuelle Veröffentlichungen

1Germer, S., van Dongen, R., Kern, J. (2017). Decomposition of cherry tree prunings and their short-term impact on soil quality. Applied Soil Ecology, 117-118, 156-164. doi:10.1016/j.apsoil.2017.05.003.
2Mertens, J., Germer, S., Germer, J., Sauerborn, J. (2017). Comparison of soil amendments for reforestation with a native multipurpose tree under semiarid climate: Root and root tuber response of Spondias tuberosa. Forest Ecology and Management, 396, 1-10. doi:10.1016/j.foreco.2017.04.010.
3Benali, A., Mota, B., Carvalhais, N., Oom, D., Miller, L. M., Campagnolo, M. L., Pereira, J. M. C. (2017). Bimodal fire regimes unveil a global-scale anthropogenic fingerprint. Global Ecology and Biogeography, 26, 799-811. doi:10.1111/geb.12586.
4Porada, P., Pöschl, U., Kleidon, A., Beer, C., Weber, B. (2017). Estimating global nitrous oxide emissions by lichens and bryophytes with a process-based productivity model. Biogeosciences, 14(6), 1593-1602. doi:10.5194/bg-14-1593-2017.
5Thurner, M., Beer, C., Ciais, P., Friend, A. D., Ito, A., Kleidon, A., Lomas, M. R., Quegan, S., Rademacher, T. T., Schaphoff, S., Tum, M., Wiltshire, A., Carvalhais, N. (2017). Evaluation of climate-related carbon turnover processes in global vegetation models for boreal and temperate forests. Global Change Biology. doi:10.1111/gcb.13660.

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Dr. Axel Kleidon
Max Planck Institute for Biogeochemistry
Hans-Knoell-Str. 10
07745 Jena
Ph: +49 (0)3641 57-6217
E-mail: axel.kleidon AT bgc-jena DOT mpg DOT de

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