PhD project "Can terrestrial nutrient limitation resolve the "weak land carbon" conundrum-"

Land‑atmosphere carbon exchange is one of the most uncertain components of the Earth system. A robust understanding is essential for reliable climate forecasts and for designing effective mitigation policies. Eine aktuelle Studie zeigte, dass die neueste Generation von terrestrischen Biosphärenmodellen (TBMs) systematisch die Netto-Kohlenstoffaufnahme des Landes überschätzt. Paradoxerweise erfassen diese Modelle den beobachteten Anstieg der terrestrischen Produktivität, was darauf hindeutet, dass etwas in den Simulationen fehlt.

Dieses PhD-Projekt wird die Hypothese testen, dass Nährstofflimitierung (insbesondere Stickstoff und Phosphor) und die daraus resultierenden Verschiebungen in der Kohlenstoffallokation von Pflanzen erklären können, warum TBMs zu "optimistisch" in Bezug auf die Kohlenstoffaufnahme des Landes sind. Wenn die Vegetation durch Nährstoffe eingeschränkt ist, kann sie nicht die gesamte zusätzliche Photosynthese in langfristige Kohlenstoffspeicherung umwandeln, und Böden könnten mehr CO₂ freisetzen, als die Modelle derzeit vorhersagen.

Das Projekt beginnt mit der Analyse von Simulationen aus den aktuellen Global Carbon Project Ensembles, einschließlich des QUINCY-Modells, das von der TBM-Gruppe im BSI-Bereich entwickelt wurde. Das Projekt wird dann Modellversuche mit dem QUINCY-Modell entwerfen, um das "schwache Landkohlenstoff"-Problem anzugehen. Je nach Profil des erfolgreichen Bewerbers können weitere Schritte der Dissertation die Entwicklung neuer Modellparameter (z.B. bezüglich der Reaktion der Kohlenstoffallokation auf Nährstoffstress), die Nutzung von Beobachtungsdaten, einschließlich langfristiger Waldmonitoringdaten oder Isotopendaten zur Eingrenzung der modellierten regionalen Kohlenstoffaufnahme, oder die Anwendung von Ensemble-Methoden und globalen Beobachtungsdaten zum globalen Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf umfassen.

Das Ergebnis wird ein besser eingegrenzter terrestrischer Nährstoffkreislauf und ein verbessertes Vertrauen in die Projektionen von Erdsystemmodellen unter zukünftigen Klimaszenarien sein.

Dieses Projekt bietet praktische Erfahrungen in der Anwendung, Analyse und Entwicklung modernster Biosphärenmodelle, Datenwissenschaftskompetenzen durch den Umgang mit Modell-Ensembles, statistische Modell-Daten-Vergleiche und Unsicherheitsquantifizierung sowie interdisziplinäre Expertise in Pflanzenphysiologie, Bodenbiogeochemie und Klimamodellierung.

Der Kandidat wird Teil der Abteilung Biogeochemical Signals sein und hat die Möglichkeit, mit Forschern aus mehreren Institutionen in Deutschland und darüber hinaus zusammenzuarbeiten.

Anforderungen:

• Masterabschluss in Bio(Geo)Chemie, Umweltwissenschaften, Geowissenschaften, Physik, Atmosphärenwissenschaften, Ingenieurwesen, Fernerkundung oder anderen Disziplinen, die mit Umweltwissenschaften zusammenhängen.
• Hintergrund im terrestrischen Kohlenstoffkreislauf und Erfahrung in der Modellierung von Ökosystemen oder der Atmosphäre.
• Computational Skills.
• Ausgezeichnete mündliche und schriftliche Kommunikationsfähigkeiten in Englisch.
• Erfahrung mit Programmiersprachen wie R oder Python.
• Kenntnisse höherer Programmiersprachen wie C oder FORTRAN sind von Vorteil.
• Erfahrung mit rasterbasierten Datensätzen wie ERA5 oder ähnlichem.

Chancengleichheit und Vielfalt:

Die Max-Planck-Gesellschaft strebt nach Geschlechtergerechtigkeit und Vielfalt. Die MPS möchte die Anzahl der Frauen in Bereichen erhöhen, in denen sie unterrepräsentiert sind, und ermutigt daher ausdrücklich Frauen zur Bewerbung. Die MPS setzt sich dafür ein, die Anzahl der Menschen mit Behinderungen in ihrer Belegschaft zu erhöhen und ermutigt daher qualifizierte Personen, sich zu bewerben.

Bewerbungsfrist: 6. August 2026

Bewerbungsprozess:

• Online-Registrierung & Einreichung der Bewerbungsunterlagen (1. Juli – 6. August 2026).
• Möglicherweise Telefon- oder Videokonferenzinterview (August 2026).
• Auswahl-Symposium in Jena (5.-6. Oktober 2026).