Inhaltlich lässt sich die Forschung des GEOMAR in vier Schwerpunktthemen zusammenfassen: 1. Die Rolle des Ozeans im Klimawandel, 2. Menschlicher Einfluss auf marine Ökosysteme, 3. Biologische, mineralische und energetische Rohstoffe, 4. Plattentektonik und Marine Naturgefahren.
Hierzu kommen Großprojekte in der Grundlagenforschung wie der Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft", der Sonderforschungsbereich 754 "Klima-Biogeochemische Wechselwirkungen im tropischen Ozean" sowie in verschiedenen Bereichen auch anwendungsbezogene Fragestellungen.
Das GEOMAR verfügt über eine moderne und leistungsfähige Forschungsinfrastruktur. Dazu zählen vier eigene Forschungsschiffe, das einzige bemannte deutsche Forschungstauchboot JAGO, die Unterwasserroboter KIEL 6000, PHOCA, und ABYSS sowie verschiedenste Langzeitobservatorien. Auch an Land bietet das Institut mit einer europaweit führenden Ausstattung in der Isotopenanalytik, Zugang zu leistungsfähigen Großrechnern und eine der größten meereswissenschaftlichen Bibliotheken in Deutschland hervorragende Arbeitsbedingungen.
Ferner ist das GEOMAR in weiteren nationalen und internationalen Gremien und strategischen Partnerschaften wie dem Konsortium Deutsche Meeresforschung, dem Deutschen Klima-Konsortium (DKK), und der Partnership for Observation of the Global Oceans (POGO) aktiv.
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