Um die Systemantworten eines Ökosystems auf klimatische Faktoren zu erfassen, bedarf es umfangreicher ökologischer und meteorologischer Messungen. Ein typisches Beispiel sind die zeitlich hochaufgelösten Messungen der Kohlenstoff-Austauschflüsse zwischen terrestrischen Ökosystemen und der Atmosphäre mit der Eddy-Kovarianz-Technik. Die erhaltenen Ökosystemdatensätze zeichnen sich im allgemeinen durch folgende Eigenschaften aus: hochaufgelöst, mehrdimensional, verrauscht, zum Teil auch inkonsistent oder lückenhaft. Ziel dieser Arbeit war es, die zugrundeliegenden kausalen Zusammenhänge mit möglichst wenigen Grundannahmen aus solchen Datensätzen zu extrahieren. Dazu wurde eine induktive Methodologie entwickelt, die sowohl auf gemessene als auch synthetische Daten anwendbar ist. Die verschiedenen Einsatzbereiche der Methodologie wurden am Beispiel von Kohlenstoffmessungen über dem Buchenwald Hainich aufgezeigt. Sie reichen von der allgemeinen Charakterisierung der Ökosystemantwort über das Testen spezifischer Hypothesen hin zur Überprüfung konkurrierender semi-empirischer Gleichungen und Evaluierung terrestrischer Biosphärenmodelle. Als Nebenprodukt kann die Methodologie auch zum Füllen der Messlücken genutzt werden.