Geowissenschaften in Frankfurt

Geowissenschaften untersuchen zeitliche Veränderungen im System Erde, die über die Beobachtung, Messung und Modellierung mit den Eigenschaften und der stofflichen Zusammensetzung der Geomaterie verknüpft werden. Die Dimensionen reichen von kleinsten zeitlichen und räumlichen Einheiten etwa atmosphärischen Entladungen oder Kristallstrukturen bis hin zum Alter der Erde und der globalen Plattentektonik. Die vielfältigen Wechselwirkungen erfordern dabei die intensive Zusammenarbeit sehr unterschiedlicher Disziplinen. Am Fachbereich Geowissenschaften/Geographie der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main handelt es sich dabei um die Fächer Meteorologie, physische Geographie, Geologie, Paläontologie, Mineralogie/Kristallographie und Geophysik. Das Jahr der Geowissenschaften bietet einen willkommenen Anlaß, das breite Spektrum der Frankfurter Geowissenschaften anhand ausgewählter Beiträge zu aktuellen Forschungen vorzustellen. Es wurde versucht, die Texte für interessierte Laien in verständlicher Form zu präsentieren, in der Hoffnung, Neugierde und Interesse an unseren Fächern zu wecken. Die Leserinnen und Leser werden zunächst in luftige Höhen entführt: An Untersuchungen zum Ozonabbau in der Stratosphäre sind unsere Atmosphärenforscher maßgeblich beteiligt! Der erste Beitrag stellt spannende Methoden zur Untersuchung des Ozonlochs vor das Alter der Luft wird bestimmt und es kommen Flugzeuge und Wetterballons zum Einsatz. Der tägliche Vergleich zwischen vorhergesagtem und tatsächlichem Wetter setzt die Meteorologie ins Rampenlicht öffentlichen Interesses wie keine andere Naturwissenschaft bei einem Streifzug durch das komplexe Gebiet der numerischen Wetterprognose wird ein Blick hinter die Kulissen geworfen. Vorhersagen sind aus Beobachtungen in der Vergangenheit auch mit Hilfe der Statistik möglich: Grundlagen zur Diskussion zum Einfluß des Menschen auf unser Klima wurden in Frankfurt erarbeitet und werden in diesem Heft vorgestellt. Die anschliessenden Beiträge setzen sich mit Untersuchungen in der unmittelbaren Umgebung der Erdoberfläche auseinander. In einem Beitrag über den Kraftstoff- zusatz MTBE zur Smog-Reduktion werden dessen Einfluß auf die Wasserqualität von der umweltanalytischen Seite her wie auch seine umweltpolitischen Konsequenzen betrachtet. Die folgende Studie unternimmt einen Ausflug in ein nicht-naturwissenschaftliches Forschungsgebiet unseres Fachbereichs, dessen antropogeographische Institute sich mit gesellschaftlichen Aspekten der Geographie befassen: Es wird nach der Zukunft des Wirtschaftsstandortes Großraum Rhein-Main gefragt und es bleibt spannend, ob seine Behauptung neben anderen aufstrebenden Metropolregionen gelingt. Zur physischen Geographie führt uns die umweltgeschichtliche Forschung an einer der grünen Lungen der Erde wie sah die Entwicklung des Regenwaldes in der Vergangenheit aus und wie ist die Prognose für seine Zukunft? In einer weiteren Arbeitsgruppe wird Zusammenhängen zwischen Klima, Boden und Relief bei Erosionsprozessen in der Sahelzone mit Hilfe von Luftbildaufnahmen nachgegangen. Daraus können weitreichende Schlußfolgerungen zu unterschiedlichen Formen der Landnutzung gezogen werden. Wie komplex der Boden aufgebaut ist, und daß wir aus seiner genauen Untersuchung Aussagen sowohl zu römischen Siedlungsstrukturen als auch zur aktuellen Schadstoffbelastung in der Rhein-Main Region treffen können, lernen wir im nächsten Beitrag. Am Ende der Beiträge aus der physischen Geographie steht eine Fallstudie zur Wechselwirkung zwischen alpiner Kulturlandschaft und geomorphologischen Prozessen. Dann begeben wir uns weit in die Vergangenheit zurück: Woher kommt eigentlich das Wissen um den Zustand des Lebensraums auf der Erde vor der unvorstellbar langen Zeit von 200 Millionen Jahren? Anhand einer Fossilfundstätte in Süddeutschland wird das damalige Ökosystem detailliert rekonstruiert. Eine Studie zur zeitlichen und räumlichen Entwicklung von Riffsystemen offenbart in einer aufwändigen Computersimulation zyklische Variationen, die unter gewissen Bedingungen ins Chaos führen. Komplex ist auch die Entwicklung Europas, besonders dann, wenn sie eine halbe Milliarde Jahre zurückverfolgt wird und sich als Wanderung gewaltiger Kontinentalplatten auf einem zähflüssigen Erdmantel herausstellt, einschliesslich der unausweichlichen Massenkarambolagen. Noch weiter in die Vergangenheit begleiten wir Frankfurter Geologen auf der abenteuerlichen Jagd nach einem 700 Millionen Jahre alten Ozean unter dem Eis der Antarktis ganz im Stil der über hundertjährigen Tradition der Polarforschung. In den letzten drei Beiträgen begeben wir uns in die tieferen Stockwerke der Erde. Mit dem Echo von Schallwellen verfolgen wir Strukturen bis weit unterhalb der oberen 10 km Erdkruste, die uns direkt nur durch vereinzelte und extrem teure Tiefbohrungen zugänglich sind. Geheimnisse bis aus 700 km Tiefe verraten uns Gesteinseinschlüsse, z. B. Diamanten, die an die Oberfläche transportiert wurden. Sie werden mineralogisch und geochemisch mit einer ganzen Reihe von aufwändigen Laborsonden auf ihre Bestandteile bis in atomare Größenordnungen untersucht und mit Hochdruckpressen unter in-situ Bedingungen nachgebildet. Wir schliessen unsere Exkursion durch die Frankfurter Geowissenschaften auf Island, wo sich in spektakulärer Weise die Neubildung der Erdkruste offenbart. In einem ständigen Dialog zwischen geophysikalischen Beobachtungen und computergestützten, geodynamischen Modellierungen versuchen wir dort, der Wahrheit unter unseren Füssen näherzukommen. Dem Forschungsinstitut Senckenberg gebührt großer Dank für die Möglichkeit, im Rahmen der Kleinen Senckenberg-Reihe dieses Sonderheft zu veröffentlichen. Für die finanzielle Unterstützung zur Erstellung des Sonderheftes danke ich im Namen des Fachbereichs Geowissenschaften/Geographie sehr herzlich dem Präsidium der Johann Wolfgang-Goethe Universität, der Dr. Bodo Sponholz Stiftung sowie den Firmen Thermo Finnigan GmbH und Jeol GmbH. Die unkomplizierte Zusammenarbeit mit Herrn Dr. Peter Königshof und Frau Dr. Angelika Wedel hat die Herausgabe des Heftes wesentlich erleichtert. Zu guter Letzt ein grosses Lob an die Verfasser der Beiträge: Sie haben sich vorbildlich an die zum Teil sehr knappen Fristen gehalten und sehr zu der guten Atmosphäre in unserem Fachbereich beigetragen. Bei der Lektüre wünsche ich den Leserinnen und Lesern viel Spaß wer Lust auf mehr verspürt, findet eine Liste der Autorinnen und Autoren am Ende des Sonderheftes, zusammen mit den Adressen, Telefonnummern und Internet-Seiten der Frankfurter geowissenschaftlichen Institute. Andreas JUNGE, Frankfurt am Main im Mai 2002