D-Twins zielt auf die Entwicklung eines Prototyps eines digitalen Zwillingssystems (DTS) für die kritische Zone hin, die Klimaextremen ausgesetzt ist. Die kritische Zone (CZ) ist die dünne Schicht zwischen der Oberfläche des unverwitterten Gesteins und der oberen Grenze der Vegetation, wo Schnee, Gestein, Boden, Wasser, Luft und Organismen zusammenwirken. Dieses lebenswichtige Ökosystem fungiert als „Haut“ der Erde. Es unterstützt die vielfältigen biologischen Gemeinschaften, die zur Gesundheit und Nachhaltigkeit unseres Planeten beitragen, und beherbergt einen Großteil der landwirtschaftlichen Produktion, der Wasser- und Energieressourcen unserer Gesellschaft. Vor allem in den nördlichen Permafrostgebieten dient es als Lebensgrundlage für die lokalen Gemeinschaften. Er ist auch einer der wichtigsten Kohlenstoffspeicher in der arktischen Region und reagiert empfindlich auf den Klimawandel. Ebenso ist die kritische Zone ein entscheidender Kontrollfaktor für verschiedene Gefahren wie Überschwemmungen und Erdrutsche. In kalten Regionen könnte das Auftauen des Permafrostbodens, das durch das Schmelzen des Bodeneises und das Absinken des Bodens gekennzeichnet ist, kritische Infrastrukturen einem erheblichen Risiko aussetzen. Trotz ihrer Nähe ist die kritische Zone einer der am wenigsten gut untersuchten Teile des Erdsystems. Daher wird D-Twins die folgenden Fragen beantworten: Welches sind die besten Methoden zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften in der kritischen Zone? Können wir diese standortspezifischen Messungen auf eine größere Skala übertragen? Können wir auf dieser Grundlage eine DTS aufbauen, um die Auswirkungen verschiedener Klimaextreme zu untersuchen?
Wie können wir die Rückkopplung zwischen Permafrost und Klima quantitativ verstehen? Und schließlich: Können wir sozioökonomische Auswirkungen und die notwendige Anpassungspolitik für verschiedene Szenarien, insbesondere für Extremereignisse, prognostizieren?

Beteiligte Forscher der Sektion: Dr. Hui Tang und Prof. Jean Braun