@phdthesis{Baese2016,
  author    = {B{\"a}se, Frank},
  title     = {Interception loss of changing land covers in the humid tropical lowland of Latin America},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {ix, 85 Seiten},
  year      = {2016},
  abstract  = {Das Gebiet der feuchten Tropen ist die am st{\"a}rksten durch den Landnutzungswandel betroffene Region der Erde. Vor allem die Rodung tropischer W{\"a}lder, um Platz f{\"u}r Rinderweiden oder den Anbau von Soja zu schaffen, aber auch seit j{\"u}ngster Zeit die Bem{\"u}hungen um Wiederaufforstungen pr{\"a}gen diesen Landnutzungswandel. Dabei beeinflusst die {\"A}nderung der Vegetationsbedeckung den regionalen Wasserhaushalt auf vielf{\"a}ltige Weise. Betroffen ist unter anderem die Verdunstung von feuchten Oberfl{\"a}chen. Die so genannte Interzeptionsverdunstung bzw. der Interzeptionsverlust tr{\"a}gt erheblich zum Wasserdampfgehalt in der unteren Atmosph{\"a}re und schließlich zur Niederschlagsbildung bei. Ziele dieser Dissertation waren (1) die experimentelle Untersuchung der Interzeptionsverlustunterschiede zwischen einem nat{\"u}rlichen, tropischen Wald und einer Sojaplantage im s{\"u}dlichen Amazonasgebiet, (2) die Modellierung des Interzeptionsverlustes dieser beiden Vegetationsformen im Vergleich zu einem jungen Sekund{\"a}rwald unter dem Aspekt der Unsicherheiten bei der Ableitung notwendiger Modellparameter sowohl im S{\"u}damazonas als auch im Einzugsgebietes des Panamakanals sowie (3) die Wasserhaushaltsanalyse eines vom Landnutzungswandel gepr{\"a}gten Teileinzugsgebietes des Panamakanals in Hinblick auf die Ver{\"a}nderung der Interzeptionsverdunstung durch sich ver{\"a}ndernde Landnutzung und der {\"A}nderung der klimatischen Bedingungen. Die Messung des Interzeptionsverlustes zeigte, dass in der Hauptwachstumsphase vom Soja von dessen Oberfl{\"a}che mehr Wasserverdunstet als von der Oberfl{\"a}che des Waldes. Allerdings ist in der Jahresbilanz der Interzeptionsverlust vom Wald h{\"o}her, da diese Studie nur eine Momentaufnahme zur Zeit der vollen Vegetationsentwicklung des Sojas mit einem Zeitfenster von zwei Monaten widerspiegelt. Durch die geringere ganzj{\"a}hrige Verdunstung von den mit Soja bestandenen Fl{\"a}chen, wird hier der Niederschlag schneller dem Abfluss zugef{\"u}hrt und schell aus der Region ausgetragen. Somit tr{\"a}gt der Landnutzungswandel von Wald zu Soja zu einer mittelfristigen Reduktion des in der Region verf{\"u}gbaren Wassers bei. Die anschließende Modellierung des Interzeptionsverlustes zeigte Einerseits einen starken Einfluss der Datenqualit{\"a}t auf die Plausibilit{\"a}t der Ergebnisse und Andererseits, dass die Sensitivit{\"a}t der einzelnen Parameter zwischen den Untersuchungsgebieten variiert. Eine Schl{\"u}sselrolle nimmt die Wasserspeicherkapazit{\"a}t der Vegetationskrone ein. Dennoch ist die Evaporationsrate die treibende Gr{\"o}ße im Interzeptionsprozess, so dass von ihr die gr{\"o}ßte Unsicherheit ausgeht. Je nach verwendeter Methode zur Ableitung dieses Parameters unterscheiden sich die gewonnenen Parameterwerte erheblich. Die Wirkungsanalyse der Interzeptionsverdunstung auf den Wasserhaushalt im Wirkungsgeflecht der {\"A}nderungen von Temperatur, Niederschlag und Landnutzung im Landschaftsmosaik eines Flusseinzugsgebiets mit Hilfe eines Wasserhaushaltsmodels zeigte den Einfluss der Landnutzungs{\"a}nderung auf die Abflussbildung mittels verschiedener Landnutzungsszenarien. Die Ergebnisse belegen, dass die Landnutzungs{\"a}nderung im Gebiet nur einen geringen Einfluss auf den Jahresabfluss hat. St{\"a}rker scheint sich der gemessene Temperaturanstieg auf die Verdunstung auszuwirken. Der mit einer h{\"o}heren Temperatur einhergehende Anstieg der Transpiration und Interzeptionsverdunstung gleicht die gemessene Zunahme des Gebietsniederschlages aus, sodass keine signifikanten {\"A}nderungen im Jahresabfluss nachgewiesen werden konnten. Die Ergebnisse der drei Studien verdeutlichen den Einfluss der Landnutzung auf die Interzeptionsverdunstung. Allerdings veranschaulichten die Resultate der Wasserhaushalts-modellierung, wie sehr dieser Einfluss durch die Ver{\"a}nderung der {\"a}ußeren Rahmenbedingungen, vor allem durch den Anstieg der Temperatur, {\"u}berpr{\"a}gt werden kann. Dies belegt, dass eine einfache {\"U}bertragung der Ergebnisse zwischen den Untersuchungsgebiet nicht m{\"o}glich ist. Somit bleibt die experimentelle Erhebung von Vegetationsparametern sowie des Interzeptionsverlustes an den jeweils zu untersuchenden Standort f{\"u}r die Anwendung von Modellen unerl{\"a}sslich.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schroen2016,
  author    = {Schr{\"o}n, Martin},
  title     = {Cosmic-ray neutron sensing and its applications to soil and land surface hydrology},
  publisher = {Verlag Dr. Hut GmbH},
  address   = {M{\"u}nchen},
  isbn      = {978-3-8439-3139-7},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-395433},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {223},
  year      = {2016},
  abstract  = {Water scarcity, adaption on climate change, and risk assessment of droughts and floods are critical topics for science and society these days. Monitoring and modeling of the hydrological cycle are a prerequisite to understand and predict the consequences for weather and agriculture. As soil water storage plays a key role for partitioning of water fluxes between the atmosphere, biosphere, and lithosphere, measurement techniques are required to estimate soil moisture states from small to large scales. The method of cosmic-ray neutron sensing (CRNS) promises to close the gap between point-scale and remote-sensing observations, as its footprint was reported to be 30 ha. However, the methodology is rather young and requires highly interdisciplinary research to understand and interpret the response of neutrons to soil moisture. In this work, the signal of nine detectors has been systematically compared, and correction approaches have been revised to account for meteorological and geomagnetic variations. Neutron transport simulations have been consulted to precisely characterize the sensitive footprint area, which turned out to be 6--18 ha, highly local, and temporally dynamic. These results have been experimentally confirmed by the significant influence of water bodies and dry roads. Furthermore, mobile measurements on agricultural fields and across different land use types were able to accurately capture the various soil moisture states. It has been further demonstrated that the corresponding spatial and temporal neutron data can be beneficial for mesoscale hydrological modeling. Finally, first tests with a gyrocopter have proven the concept of airborne neutron sensing, where increased footprints are able to overcome local effects. This dissertation not only bridges the gap between scales of soil moisture measurements. It also establishes a close connection between the two worlds of observers and modelers, and further aims to combine the disciplines of particle physics, geophysics, and soil hydrology to thoroughly explore the potential and limits of the CRNS method.},
  language  = {en}
}