Algorithmische Optimale Steuerung - CO₂ Aufnahme des Meeres

 

Willkommen ...

... bei der Arbeitsgruppe Algorithmische Optimale Steuerung - CO₂ Aufnahme des Meeres.

Unsere Arbeitsgruppe bearbeitet seit September 2007 das Projekt A3 im Exzellenzcluster Ozean der Zukunft im Rahmen der Exzellenzinitiative der Bundesregierung.

Was ist CO₂-Aufnahme?

Die Ozeane können Kohlendioxid (CO₂) in großem Maße aufnehmen. Diese Eigenschaft spielt im Rahmen der aktuellen Klimadiskussion, in der das Treibhausgas CO₂ und seine Auswirkungen auf globale Klimaveränderungen im Mittelpunkt stehen, eine zentrale Rolle. 

Besonders wichtig ist, wie sich die CO₂-Aufnahme des Meeres bei solchen Klimaänderungen (zum Beispiel Temperaturerhöhungen) verhält. Dann kann es zu Rückkopplungseffekten kommen.

Geobiochemische Prozesse spielen bei der CO₂-Aufnahme eine wichtige Rolle. Daher sind wesentliche Ziele des Projektes A3 die Sensitivitätsanalyse und Datenassimilation (d.h. die Anpassung von Modellparametern mit Hilfe von Messdaten) in geobiochemischen Modellen, die an Ozeanzirkulationsmodelle gekoppelt sind. An dieser Stelle kommen Angewandte Mathematik und Informatik ins Spiel.

Mehr Info

Project description in english

Was ist Algorithmische Optimale Steuerung?

Mathematisch gesehen ist Datenassimilation ein Optimierungproblem mit  partiellen Differentialgleichungen als Nebenbedingung. Solche Aufgaben werden auch als Probleme der Optimalen Steuerung bezeichnet. Sie  bieten sowohl in ihrer mathematischen Analysis, der numerischen Umsetzung als auch der algorithmischen Realisierung eine Vielzahl von Herausforderungen, die das Arbeitsgebiet unserer Gruppe darstellen. Wichtige Forschungsgebiete dabei sind

• Algorithmische Sensitivitäts- und Gradientenberechnungen (Automatisches Differenzieren)
• Nichtlineare Optimierungsverfahren
• Analysis und Numerik von nichtlinearen Transportgleichungen und Gleichungen der Ozeanzirkulation (Navier-Stokes-Gleichungen)
• Analysis von Optimierungsproblemen bei partiellen Differentialgleichungen