Ausbreitung von Wellen verstehen und steuern

  • 02. June 2015

Neue Sonderforschungsbereiche untersuchen Wellenphänomene in Natur, Medizin und Wettergeschehen.

Die Ausbreitung von Wellen unter realitätsnahen Bedingungen analytisch zu verstehen, numerisch zu simulieren und letztendlich auch zu steuern – das ist das Ziel des SFB „Wellenphänomene: Analysis und Numerik“. Die Wissenschaftler konzentrieren sich dabei auf charakteristische Wellenphänomene: das Auftreten von stehenden und wandernden Wellen oder Wellenfronten, Oszillationen und Resonanzen, Dispersion, Wellenführung sowie Reflexion, Brechung und Streuung von Wellen.

Ausbreitung von Wellen

Abb.: Die Ausbreitung von Wellen zu verstehen, zu simulieren und zu steuern, ist Ziel des neuen Sonderforschungsbereichs „Wellenphänomene: Analysis und Numerik“ am KIT. (Bild: KIT)

Die DFG fördert nicht nur den SFB, der vom Karlsruher Institut für Technologie KIT koordiniert wird, sondern hat zudem die Einrichtung des neuen SFB/Transregio „Waves to Weather“ bewilligt, an dem das KIT ebenfalls maßgeblich beteiligt ist. Er befasst sich mit einer neuen Generation von Wettervorhersagen.

„Der Erfolg in der aktuellen SFB-Förderrunde bestätigt die Kompetenz der beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und unterstreicht die Sichtbarkeit der Forschung am KIT“, erklärt Holger Hanselka, der Präsident des KIT. „Wellen begegnen uns überall im täglichen Leben – auch unser Körper funktioniert nicht ohne Wellenphänomene. Der neue SFB betrachtet diese Wellenphänomene aus einer umfassenden Perspektive.“

Neben 16 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der KIT-Fakultät für Mathematik bearbeiten vier Forscher aus Optik und Photonik, Biomedizintechnik und Angewandter Geophysik die Schnittstellen zu Anwendungen. Zwei Mathematiker der Universitäten Stuttgart und Tübingen verstärken den SFB. „Wellen sind überall. Sehen und Hören basieren auf der Ausbreitung von Lichtwellen und Schallwellen, der menschliche Herzschlag wird durch Depolarisationswellen angetrieben, und die moderne Kommunikationstechnik beruht größtenteils auf elektromagnetischen Wellen“, sagt Marlis Hochbruck, Sprecherin des SFB. „Die Ausbreitung von Wellen lässt sich durch Differenzialgleichungen beschreiben und wirft eine Reihe faszinierender mathematischer Fragestellungen auf.“

Die Grenzen der Vorhersagbarkeit des Wettergeschehens, besonders von wellenförmigen Luftbewegungen, in verschiedenen Situationen zu identifizieren und jeweils die physikalisch bestmögliche Prognose zu erstellen – dieser Herausforderung stellt sich der SFB/Transregio „Waves to Weather“, in dem Wissenschaftler des KIT, der Uni München, der TU München, des DLR und der Uni Mainz zusammenarbeiten. „Die gesellschaftliche Bedeutung von Wettervorhersage wächst, nicht zuletzt durch die Energiewende“, erklärt Peter Knippertz, Leiter der Arbeitsgruppe Atmosphärische Dynamik des KIT. Ziel des SFB sei es daher, Wettervorhersagen noch genauer und zuverlässiger zu machen.

KIT / RK

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