Geophysical Fluid Dynamics

Scaling Cascades in Complex Systems

"Komplexe Prozesse mit Skalenkaskaden” bestimmen eine Vielzahl von naturwissenschaftlichen Systemen. Solche Prozesse zeichnen sich durch mehr als zwei charakteristische Skalen aus, ihre jeweils größte und kleinste Skala liegen weit auseinander, und ein Großteil der dazwischenliegenden Skalen trägt zu den relevanten Prozesswechselwirkungen bei.

Zudem sind diese Prozesse oftmals zu komplex, um in Laborexperimenten abgebildet werden zu können. Einen Ausweg scheint hier vielfach die Computersimulation zu bieten. Solche Simulationen stellen jedoch aufgrund der jeweils notwendigen sehr großen Zahl von Freiheitsgraden und aufgrund besagter skalenübergreifender Wechselwirkungen nach wie vor große Herausforderungen dar. Die Hauptaufgabe dieses Sonderforschungsbereiches liegt daher in der Entwicklung von Modellierungstechniken, die eine kontrollierte Verteilung der Rechenfreiheitsgrade über die Skalenkaskade in der Weise ermöglichen, dass jede Skala und jeder Teilprozess gerade mit dem Aufwand repräsentiert werden, der notwendig ist, um die Zielgrößen der jeweiligen Simulation zuverlässig berechnen zu können.

In drei Projektbereichen, von denen sich jeder Problemen eines anderen Typs widmet, arbeiten Biochemiker/innen, Physiker/innen und Geo-Wissenschaftler/innen mit Mathematiker/innen mit dem Ziel zusammen, methodische Entwicklungen für die Modellierung und Simulation von komplexen Prozessen mit Skalenkaskaden voranzutreiben, die sich aus herausfordernden naturwissenschaftlichen Fragestellungen ergeben. Im 12-Jahresrahmen zielt der SFB darauf ab, die Methodenentwicklung für solche Systeme auf der internationalen Forschungsagenda zu platzieren und dabei wichtige Meilensteine bei der Beantwortung prototypischer naturwissenschaftlicher Fragestellungen zu setzen.

Dieser SFB soll die Speerspitze des Aufbaus einer neuen, fachbereichsübergreifenden Forschungs- und Ausbildungsplattform für mathematische Modellierung und “Scientific Computing” an der Freien Universität Berlin bilden, die sowohl ein Graduiertenprogramm als auch ein interdiziplinäres Master-Studienprogramm umfassen wird. Diese Initiative wird in enger Kooperation mit den Partnerinstitutionen vorangetrieben werden.

Weitere Informationen zum SFB 1114 erhalten Sie auf der Projekt-Webseite.