Max Planck Gesellschaft
Max Planck Institut für Biogeochemie

Theorie und Modellierung der Biosphäre



Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Wissenschaft des Erdsystems und konzentriert sich auf die Rolle der Biosphäre, Land-Atmosphäre-Wechselwirkungen, den globalen Klimawandel und erneuerbare Energien.

Unser Ansatz fokussiert sich auf Energieumwandlungen, die durch die grundlegende Bedeutung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik motiviert sind, und auf eine Systemperspektive, die Prozesse sowie deren Wechselwirkung mit den Bedingungen an der Grenze des Systems gemeinsam beschreibt.

Unsere Anwendungen. Wir wenden diesen Ansatz an, um einfache, physikalisch basierte Modelle zu entwickeln, diese mit numerischen Modellsimulationen und Beobachtungen zu vergleichen, und diese dann auf eine Reihe wissenschaftlicher Themen anzuwenden.

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Energieumwandlungen im Erdsystem sind von zentraler Bedeutung für eine Reihe von Themen, die von Grundsatzfragen über die Treiber von geochemischen Kreisläufen zur Rolle des Lebens und den Grenzen erneuerbarer Energien reichen. Abbildung von Frank et al. 2017.


Veröffentlichungen


Hier ist eine Auflistung von repräsentativen Arbeiten unserer Arbeitsgruppe. Eine vollständige Liste von Veröffentlichungen gibt es hier.

Über Thermodynamik des Erdsystems:

A Kleidon, 2010. Life, hierarchy, and the thermodynamic machinery of planet Earth. Physics of Life Reviews, 7, 424-460.

Kleidon, A. (2012). How does the Earth system generate and maintain thermodynamic disequilibrium and what does it imply for the future of the planet? Philosophical Transactions of the Royal Society of London - Series A: Mathematical Physical and Engineering Sciences, 370(1962), 1012-1040. doi:10.1098/rsta.2011.0316.

Kleidon, A., Renner, M. (2013). Thermodynamic limits of hydrologic cycling within the Earth system: concepts, estimates and implications. Hydrology and Earth System Sciences, 17(7), 2873-2892. doi:10.5194/hess-17-2873-2013.

Kleidon, A. (2016). Thermodynamic Foundations of the Earth System. Cambridge: Cambridge University Press.

Frank, A., Kleidon, A., Alberti, M. (2017). Earth as a hybrid planet: the Anthropocene in an evolutionary astrobiological context. Anthropocene, 19, 13-21. doi:10.1016/j.ancene.2017.08.002.

Über Land-Atmosphäre Wechselwirkungen:

Kleidon, A., Renner, M., Porada, P. (2014). Estimates of the climatological land surface energy and water balance derived from maximum convective power. Hydrology and Earth System Sciences, 18, 2201-2218. doi:10.5194/hess-18-2201-2014.

Kleidon, A., Renner, M. (2018). Diurnal land surface energy balance partitioning estimated from the thermodynamic limit of a cold heat engine. Earth System Dynamics, 9(3), 1127-1140. doi:10.5194/esd-9-1127-2018.

Renner, M., Brenner, C., Mallick, K., Wizemann, H.-D., Conte, L., Trebs, I., Wei, J., Wulfmeyer, V., Schulz, K., Kleidon, A. (2019). Using phase lags to evaluate model biases in simulating the diurnal cycle of evapotranspiration. Hydrology and Earth System Sciences, 23(1), 515-535. doi:10.5194/hess-23-515-2019.

Über Klimawandel:

Kleidon, A., Renner, M. (2013). A simple explanation for the sensitivity of the hydrologic cycle to surface temperature and solar radiation and its implications for global climate change. Earth System Dynamics, 4, 455-465. doi:10.5194/esd-4-455-2013.

Kleidon, A., Renner, M. (2017). An explanation for the different climate sensitivities of land and ocean surfaces based on the diurnal cycle. Earth System Dynamics, 8(3), 849-864. doi:10.5194/esd-8-849-2017.

Über Erneuerbare Energien im Erdsystem:

Kleidon, A., Miller, L., Gans, F. (2016). Physical limits of solar energy conversion in the Earth system. | Topics in Current Chemistry, 371, 1-22. doi:10.1007/128_2015_637.

Miller, L., Kleidon, A. (2016). Wind speed reductions by large-scale wind turbine deployments lower turbine efficiencies and set low generation limits. Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 113(48), 13570-13575. doi:10.1073/pnas.1602253113.

Germer, S., Kleidon, A. (2019). Have wind turbines in Germany generated electricity as would be expected from the prevailing wind conditions in 2000-2014? PLoS One, 14(2): e0211028. doi:10.1371/journal.pone.0211028.


Arbeitsgruppe


Gruppenleitung:

Axel Kleidon, Leiter der Arbeitsgruppe "Theorie und Modellierung der Biosphäre".



Postdoktoranden/Wissenschaftler:

Maik Renner, DFG-CAOS Forschergruppe, Teilprojekt "Thermodynamik von Boden-Vegetation-Atmosphäre Transferprozessen".

Doktoranden:

Annu Panwar, arbeitet an Land-Atmosphäre Wechselwirkung und Verdunstung.

Jonathan Minz, arbeitet an Windenergie.



Masterstudierende/Praktika/Gäste/Zusammenarbeit:

gegenwärtig keine.



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Kontakt


Dr. Axel Kleidon
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Hans-Knöll-Str. 10
07745 Jena
Deutschland
Tel.: 03641 57-6217
E-mail: axel.kleidon AT bgc-jena DOT mpg DOT de

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