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Portal Wissen = Exzellenz
(2023)
Was nicht nur gut oder sehr gut ist, nennen wir gern exzellent. Aber was meint das eigentlich? Vom lateinischen „excellere“ kommend, beschreibt es Dinge, Personen oder Handlungen, die „hervor-“ oder „herausragen“ aus der Menge, sich „auszeichnen“ gegenüber anderen. Mehr geht nicht. Exzellenz ist das Mittel der Wahl, wenn es darum geht, der Erste oder Beste zu sein. Und das macht auch vor der Forschung nicht halt. Wer auf die Universität Potsdam schaut, findet zahlreiche ausgezeichnete Forschende, hervorragende Projekte und immer wieder auch aufsehenerregende Erkenntnisse, Veröffentlichungen und Ergebnisse.
Aber ist die UP auch exzellent? Eine Frage, die 2023 ganz sicher andere Wellen schlägt als vielleicht vor 20 Jahren. Denn seit dem Start der Exzellenzinitiative 2005 gelten als – wörtlich – exzellent jene Hochschulen, denen es gelingt, in dem umfangreichsten Förderprogramm für Wissenschaft in Deutschland einen Zuschlag zu erhalten. Egal ob in Form von Graduiertenschulen, Forschungsclustern oder – seit Fortsetzung des Programms ab 2019 unter dem Titel „Exzellenzstrategie“ – ganzen Exzellenzuniversitäten: Wer im Kreis der Forschungsuniversitäten zu den Besten gehören will, braucht das Siegel der Exzellenz. In der gerade eingeläuteten neuen Wettbewerbsrunde der „Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder“ bewirbt sich die Universität Potsdam mit drei Clusterskizzen um Förderung.
Ein Antrag kommt aus der Ökologie- und Biodiversitätsforschung. Ziel ist es, ein komplexes Bild ökologischer Prozesse zu zeichnen – und dabei die Rolle von einzelnen Individuen ebenso zu betrachten wie das Zusammenwirken vieler Arten in einem Ökosystem, um die Funktion der Artenvielfalt genauer zu bestimmen. Eine zweite Skizze haben die Kognitionswissenschaften eingereicht. Hier soll das komplexe Nebeneinander von Sprache und Kognition, Entwicklung und Lernen sowie Motivation und Verhalten als dynamisches Miteinander erforscht werden – wobei auch mit den Erziehungswissenschaften kooperiert wird, um verknüpfte Lernund Bildungsprozesse stets mitzudenken. Der dritte Antrag aus den Geo- und Umweltwissenschaften nimmt extreme und besonders folgenschwere Naturgefahren und -prozesse wie Überschwemmungen und Dürren in den Blick. Die Forschenden untersuchen die Extremereignisse mit besonderem Fokus auf deren Wechselwirkung mit der Gesellschaft, um mit ihnen einhergehende Risiken und Schäden besser einschätzen sowie künftig rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können.
„Alle drei Anträge zeichnen ein hervorragendes Bild unserer Leistungsfähigkeit“, betont der Präsident der Universität, Prof. Oliver Günther, Ph.D. „Die Skizzen dokumentieren eindrucksvoll unser Engagement, vorhandene Forschungsexzellenz sowie die Potenziale der Universität Potsdam insgesamt. Allein die Tatsache, dass sich drei schlagkräftige Konsortien in ganz unterschiedlichen Themenbereichen zusammengefunden haben, zeigt, dass wir auf unserem Weg in die Spitzengruppe der deutschen Universitäten einen guten Schritt vorangekommen sind.“
In diesem Heft schauen wir, was sich in und hinter diesen Anträgen verbirgt: Wir haben mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gesprochen, die sie geschrieben haben, und sie gefragt, was sie sich vornehmen, sollten sie den Zuschlag erhalten und ein Cluster an die Universität holen. Wir haben aber auch auf die Forschung geschaut, die zu den Anträgen geführt hat und die schon länger das Profil der Universität prägt und ihr national wie international Anerkennung eingebracht hat. Wir stellen eine kleine Auswahl an Projekten, Methoden und Forschenden vor, um zu zeigen, warum in diesen Anträgen tatsächlich exzellente Forschung steckt! Übrigens: Auch „Exzellenz“ ist nicht das Ende der Fahnenstange. Immerhin lässt sich das Adjektiv exzellent sogar steigern. In diesem Sinne wünschen wir exzellentestes Vergnügen beim Lesen!
Die Hochwasserkatastrophe im Juli 2021 in Westdeutschland erfordert eine kritische Diskussion über die Abschätzung der Hochwassergefährdung, Aktualisierung von Hochwassergefahrenkarten und Kommunikation von extremen Hochwasserszenarien. In der vorliegenden Arbeit wurde die Extremwertstatistik für die jährlichen maximalen Spitzenabflüsse am Pegel Altenahr im Ahrtal mit und ohne Berücksichtigung historischer Hochwasser berechnet und verglichen. Die Schätzung der Wiederkehrperiode für das aktuelle Hochwasser mittels Generalisierter Extremwertverteilung (GEV) unter Berücksichtigung historischer Hochwasser schwankt zwischen etwa 2.600 und über 58.700 Jahren (90%-Konfidenzintervall) mit einem Median bei etwa 8.600 Jahren, wogegen die Schätzung, die nur auf der systematisch gemessenen Abflusszeitreihe von 74 Jahren basiert, theoretisch eine Wiederkehrperiode von über 100 Millionen Jahren ergeben würde. Die Berücksichtigung der historischen Hochwasser führt zu einer dramatischen Änderung der Hochwasserquan-
tile, die für eine Gefahrenkartierung zugrunde gelegt werden. Die Anpassung der GEV an die Zeitreihe mit historischen Hochwassern zeigt dennoch, dass das GEV-Modell möglicherweise die Grundgesamtheit der Hochwasser im Ahrtal nicht adäquat abbilden kann. Es könnte sich im vorliegenden Fall um eine gemischte Stichprobe handeln, in der die extremen Hochwasser im Vergleich zu kleineren Ereignissen durch besondere Prozesse hervorgerufen werden. Somit könnten die Wahrscheinlichkeiten von extremen Hochwassern deutlich größer sein, als aus dem GEV-Modell hervorgeht. Hier sollte in Zukunft die Anwendung einer prozessbasierten Mischverteilung
untersucht werden. Der Vergleich von amtlichen Gefahrenkarten zu Extremhochwassern (HQextrem) im Ahrtal mit den Überflutungsflächen vom Juli 2021
zeigt eine deutliche Diskrepanz in den betroffenen Gebieten und die Notwendigkeit, die Grundlagen zur Erstellung der Extremszenarien zu überdenken. Die hydrodynamisch-numerischen Simulationen von 1.000-jährlichen Hochwassern (HQ1000) unter Berücksichtigung historischer Ereignisse und des größten historischen Hochwassers 1804 können die Gefährdung des Juli-Hochwassers 2021 deutlich besser widerspiegeln, wenngleich auch diese beiden Szenarien die Überflutungsflächen unterschätzen. Besondere Effekte wie die Verklausung von Brücken und die geomorphologischen Änderungen im Flussschlauch führten zu noch größeren Überflutungs- flächen im Juli 2021, als die Simulationsergebnisse zeigten. Basierend auf dieser Analyse wird eine einheitliche Festlegung von HQextrem bei Hochwassergefahrenkartierungen in Deutschland vorgeschlagen, die sich an höheren Hochwasserquantilen im Bereich von HQ1000 orientiert. Zusätzlich sollen simulationsbasierte Rekonstruktionen von den größten verlässlich dokumentierten historischen Hochwassern und/oder synthetische Worst-Case-Szenarien in den Hochwassergefahrenkarten gesondert dargestellt werden. Damit wird ein wichtiger Beitrag geleistet, um die potenziell betroffene Bevölkerung und das Katastrophenmanagement vor Überraschungen durch sehr seltene und extreme Hochwasser in Zukunft besser zu schützen.
Am Abend des 29. Mai 2016 wurde der Ort Braunsbach im Landkreis Schwäbisch-Hall (Baden-Württemberg) von einer Sturzflut getroffen, bei der mehrere Häuser stark beschädigt oder zerstört wurden. Die Sturzflut war eine der Unwetterfolgen, die im Frühsommer 2016 vom Tiefdruckgebiet Elvira ausgelöst wurden. Der vorliegende Bericht ist der zweite Teil einer Doppelveröffentlichung, welche die Ergebnisse zur Untersuchung des Sturzflutereignisses im Rahmen des DFG-Graduiertenkollegs “Naturgefahren und Risiken in einer sich verändernden Welt” (NatRiskChange, GRK 2043/1) der Universität Potsdam präsentiert. Während Teil 1 die meteorologischen und hydrologischen Ereignisse analysiert, fokussiert Teil 2 auf die geomorphologischen Prozesse und die verursachten Gebäudeschäden. Dazu wurden Ursprung und Ausmaß des während des Sturzflutereignisses mobilisierten und in den Ort getragenen Materials untersucht. Des Weiteren wurden zu 96 betroffenen Gebäuden Daten zum Schadensgrad sowie Prozess- und Gebäudecharakteristika aufgenommen und ausgewertet. Die Untersuchungen zeigen, dass bei der Betrachtung von Hochwassergefährdung die Berücksichtigung von Sturzfluten und ihrer speziellen Charakteristika, wie hoher Feststofftransport und sprunghaftes Verhalten insbesondere in bebautem Gelände, wesentlich ist, um effektive Schutzmaßnahmen ergreifen zu können.