@phdthesis{Voss2005, author = {Voß, Frank}, title = {Integrierte Modellierung von Durchflussdynamik und salinarer Stofftransportprozesse unter Ber{\"u}cksichtigung anthropogener Steuerungen am Beispiel der Unstrut}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6403}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2005}, abstract = {Durch die Stilllegung der Kali-Gewinnung und -Produktion zwischen 1990 und 1993 sowie die begonnene Rekultivierung der Kali-R{\"u}ckstandshalden haben sich die Salzfrachteintragsbedingungen f{\"u}r die Fließgwew{\"a}sser im "S{\"u}dharz-Kalirevier" in Th{\"u}ringen zum Teil deutlich ver{\"a}ndert. Aufgrund erheblich geringerer Salzeintr{\"a}ge in die Vorfluter Wipper und Bode ist es m{\"o}glich geworden, zu einer {\"o}kologisch vertr{\"a}glichen Salzfrachtsteuerung {\"u}berzugehen. Die Komplexit{\"a}t der zugrunde liegenden Stofftransportprozesse im Einzugsgebiet der Wipper macht es jedoch unumg{\"a}nglich, den Steuerungsvorgang nicht nur durch reine Bilanzierungsvorg{\"a}nge auf der betrachteten Steuerstrecke zu erfassen (so wie bisher praktiziert), sondern auch die Abflussdynamik im Fließgew{\"a}sser und den Wasserhaushalt im Gebiet mit einzubeziehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen zum einen einer Vertiefung der Prozessverst{\"a}ndnisse und der Interaktion von Wasserhaushalt, Abflussbildung sowie Stofftransport in bergbaubeeinflussten Einzugsgebieten am Beispiel der Unstrut bzw. ihrer relevanten Nebenfl{\"u}sse. Zum anderen sollen sie zur Analyse und Bewertung eines Bewirtschaftungsplanes f{\"u}r die genannten Fließgew{\"a}sser herangezogen werden k{\"o}nnen. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines prognosetauglichen Steuerungsinstrumentes, das f{\"u}r die Bewirtschaftung von Flusseinzugsgebieten unterschiedlicher Gr{\"o}ße genutzt und unter den Rahmenbedingungen der bergbaubedingten salinaren Eintr{\"a}ge effektiv zur Steuerung der anthropogenen Frachten eingesetzt werden kann. Die Quellen der anthropogen eingeleiteten Salzfracht sind vor allem die R{\"u}ckstandshalden der stillgelegten Kaliwerke. Durch Niederschl{\"a}ge entstehen salzhaltige Haldenabw{\"a}sser, die zum Teil ungesteuert {\"u}ber oberfl{\"a}chennahe Ausbreitungsvorg{\"a}nge direkt in die Vorfluter gelangen, ein anderer Teil wird {\"u}ber die Speichereinrichtungen gefasst und gezielt abgestoßen. Durch Undichtigkeiten des Laugenstapelbeckens in Wipperdorf gelangen ebenfalls ungesteuerte Frachteintr{\"a}ge in die Wipper. Ein weiterer Eintragspfad ist zudem die geogene Belastung. Mit Hilfe detaillierter Angaben zu den oben genannten Eintragspfaden konnten Modellrechnungen im Zeitraum von 1992 bis 2003 durchgef{\"u}hrt werden. Durch die Ausarbeitung eines neuartigen Steuerungskonzeptes f{\"u}r das Laugenstapelbecken Wipperdorf, war es nun m{\"o}glich, die gefasste Haldenlauge entsprechend der aktuellen Abflusssituation gezielt abstoßen zu k{\"o}nnen. Neben der modelltechnischen Erfassung der aktuellen hydrologischen Situation und der Vorgabe eines Chlorid-Konzentrationssteuerzieles f{\"u}r den Pegel Hachelbich, mussten dabei weitere Randbedingungen (Beckenkapazit{\"a}t, Beckenf{\"u}llstand, Mindestf{\"u}llstand, Kapazit{\"a}t des Ableitungskanals, usw.) ber{\"u}cksichtigt werden. Es zeigte sich, dass unter Anwendung des Steuerungskonzeptes die Schwankungsbreite der Chloridkonzentration insgesamt gesehen deutlich verringert werden konnte. Die {\"U}berschreitungsh{\"a}ufigkeiten bez{\"u}glich eines Grenzwertes von 2 g Chlorid/l am Pegel Hachelbich fielen deutlich, und auch die maximale Dauer einer solchen Periode konnte stark verk{\"u}rzt werden. Kritische Situationen bei der modelltechnischen Frachtzusteuerung traten nur dann auf, wenn Niedrigwasserverh{\"a}ltnisse durch die Simulationsberechnungen noch untersch{\"a}tzt wurden. Dies hatte deutliche {\"U}berschreitungen der Zielvorgaben f{\"u}r den Pegel Hachelbich zur Folge. Mit Hilfe des Steuerungsalgorithmus konnten desweiteren auch Szenarienberechnungen durchgef{\"u}hrt werden, um die Auswirkungen zuk{\"u}nftig zu erwartender Salzfrachten n{\"a}her spezifizieren zu k{\"o}nnen. Dabei konnte festgestellt werden, dass Abdichtungsmaßnahmen der Haldenk{\"o}rper sich direkt positiv auf die Entwicklung der Konzentration in Hachelbich auswirkten. Durch zus{\"a}tzlich durchgef{\"u}hrte Langzeitszenarien konnte dar{\"u}ber hinaus nachgewiesen werden, dass langfristig eine Grenzwertfestlegung auf 1,5 g Chlorid/l in Hachelbich m{\"o}glich ist, und die Stapelkapazit{\"a}ten dazu ausreichend bemessen sind.}, subject = {Hydrologie}, language = {de} } @phdthesis{Hattermann2005, author = {Hattermann, Fred}, title = {Integrated modelling of Global Change impacts in the German Elbe River Basin}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6052}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2005}, abstract = {The scope of this study is to investigate the environmental change in the German part of the Elbe river basin, whereby the focus is on two water related problems: having too little water and having water of poor quality. The Elbe region is representative of humid to semi-humid landscapes in central Europe, where water availability during the summer season is the limiting factor for plant growth and crop yields, especially in the loess areas, where the annual precipitation is lower than 500 mm. It is most likely that water quantity problems will accelerate in future, because both the observed and the projected climate trend show an increase in temperature and a decrease in annual precipitation, especially in the summer. Another problem is nutrient pollution of rivers and lakes. In the early 1990s, the Elbe was one of the most heavily polluted rivers in Europe. Even though nutrient emissions from point sources have notably decreased in the basin due to reduction of industrial sources and introduction of new and improved sewage treatment facilities, the diffuse sources of pollution are still not sufficiently controlled. The investigations have been done using the eco-hydrological model SWIM (Soil and Water Integrated Model), which has been embedded in a model framework of climate and agro-economic models. A global scenario of climate and agro-economic change has been regionalized to generate transient climate forcing data and land use boundary conditions for the model. The model was used to transform the climate and land use changes into altered evapotranspiration, groundwater recharge, crop yields and river discharge, and to investigate the development of water quality in the river basin. Particular emphasis was given to assessing the significance of the impacts on the hydrology, taking into account in the analysis the inherent uncertainty of the regional climate change as well as the uncertainty in the results of the model. The average trend of the regional climate change scenario indicates a decrease in mean annual precipitation up to 2055 of about 1.5 \%, but with high uncertainty (covering the range from -15.3 \% to +14.8 \%), and a less uncertain increase in temperature of approximately 1.4 K. The relatively small change in precipitation in conjunction with the change in temperature leads to severe impacts on groundwater recharge and river flow. Increasing temperature induces longer vegetation periods, and the seasonality of the flow regime changes towards longer low flow spells in summer. As a results the water availability will decrease on average of the scenario simulations by approximately 15 \%. The increase in temperatures will improve the growth conditions for temperature limited crops like maize. The uncertainty of the climate trend is particularly high in regions where the change is the highest. The simulation results for the Nuthe subbasin of the Elbe indicate that retention processes in groundwater, wetlands and riparian zones have a high potential to reduce the nitrate concentrations of rivers and lakes in the basin, because they are located at the interface between catchment area and surface water bodies, where they are controlling the diffuse nutrient inputs. The relatively high retention of nitrate in the Nuthe basin is due to the long residence time of water in the subsurface (about 40 years), with good conditions for denitrification, and due to nitrate retention and plant uptake in wetlands and riparian zones. The concluding result of the study is that the natural environment and communities in parts of Central Europe will have considerably lower water resources under scenario conditions. The water quality will improve, but due to the long residence time of water and nutrients in the subsurface, this improvement will be slower in areas where the conditions for nutrient turn-over in the subsurface are poor.}, subject = {Hydrologie}, language = {en} } @phdthesis{Schwarz2005, author = {Schwarz, Jan-Arne}, title = {Kommunikation von Geoinformation}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6018}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2005}, abstract = {Die effektive Erzeugung von Wissen ist eine der zentralen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Informations- und Kommunikationstechnologien, wie die Neuen Medien, durchdringen alle Bereiche des t{\"a}glichen Lebens. Sie erm{\"o}glichen den Zugriff auf gigantische Datenmengen, die die Grundvoraussetzung f{\"u}r die Generierung von Wissen darstellen, aber gleichzeitig eine Datenflut bedeuten, der wir ohnm{\"a}chtig gegen{\"u}berstehen. Innerhalb der raumwissenschaftlichen Fachdisziplinen spielen die Neuen Medien f{\"u}r die Kommunikation von Sachinformation eine wichtige Rolle. Die internetbasierte Distribution von Karten, angereichert mit zus{\"a}tzlichen Informationen in Form von Audiosequenzen oder Filmausschnitten, spiegelt diese Entwicklung wieder. Vor diesem Hintergrund erfolgt die Untersuchung der Frage, ob Neue Medien dazu genutzt werden k{\"o}nnen, raumwissenschaftliche Fachinhalte zu vermitteln. Von besonderem Interesse ist dabei die Frage, ob durch den Einsatz Neuer Medien in der Lehre ein Mehrwert f{\"u}r die Benutzer entsteht. Der Ausgangspunkt dieser Forschungsfrage besteht in der herausragenden Bedeutung von Visualisierung zur leicht verst{\"a}ndlichen Darstellung komplexer Sachverhalte, sowie der entsprechenden Werkzeug- und Methodenkompetenz f{\"u}r die Nutzung Neuer Medien in den raumwissen-schaftlichen Disziplinen. Die Grundlage f{\"u}r die Entwicklung von mehrwertigen Lernangeboten ist die Betrachtung von Lernen als Kommunikationsprozess zur Konstruktion von Wissen, was bedeutet, dass der Entwickler derartiger Angebote {\"u}ber M{\"o}glichkeiten zur Optimierung dieses Kommunikationsprozesses verf{\"u}gt. Auf dieser Basis erfolgt eine Erweiterung des in den raumwissenschaftlichen Disziplinen verwendeten Kommunikationsbegriffs um den Aspekt der Lehre von Fachinhalten. Als relevante Ansatzpunkte f{\"u}r die Optimierung der Kommunikation von Fachinhalten werden die didaktische und die mediale Aufbereitung identifiziert. Diese k{\"o}nnen zum einen die Motivation der Lernenden positiv beeinflussen und zum anderen durch Wirkung auf die Wahrnehmung der Lernenden zu einem vereinfachten Verst{\"a}ndnis beitragen. Im Mittelpunkt der didaktischen Aufbereitung steht die problemorientierte Vermittlung der Inhalte, d.h. sie werden anhand konkreter Problemsituationen aus der Praxis vermittelt und gelten deshalb als besonders anschaulich und anwendungsorientiert. Bei der medialen Aufbereitung steht die Verwendung einer Kombination aus Text und Graphik/Animation im Mittelpunkt, die darauf abzielt, das Verstehen komplexer Sachverhalte zu erleichtern. Zur {\"U}berpr{\"u}fung der Forschungsfrage haben Studierende raumwissenschaftlicher Studieng{\"a}nge der Universit{\"a}t Potsdam das Lernangebot ausprobiert und anhand eines Fragebogens verschiedene Aspekte bewertet. Themenschwerpunkt dieser Evaluation waren die Akzeptanz, die Bedienbarkeit, die didak-tische und mediale Aufbereitung der Inhalte, die Auswahl und Verst{\"a}ndlichkeit der Inhalte sowie die Praxistauglichkeit. Ein Großteil der Befragten hat dem Lernangebot einen Mehrwert gegen{\"u}ber konventionellen Bildungsangeboten bescheinigt. Als Aspekte dieses Mehrwertes haben sich vor allem die Praxisn{\"a}he, die Unabh{\"a}ngigkeit von Zeit und Ort bei der Nutzung und die Vermittlung der Inhalte auf der Grundlage einer Kombination aus Text und interaktiven Animationen herauskristallisiert.}, subject = {Geoinformation}, language = {de} } @book{Weisse2003, author = {Weiße, Roland}, title = {Beitr{\"a}ge zur weichselkaltzeitlichen Morphogenese des Elbhavelwinkels}, number = {14}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam}, address = {Potsdam}, isbn = {978-3-935024-73-0}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5958}, publisher = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {112}, year = {2003}, abstract = {Der anfangs geschlossene weichselkaltzeitliche Eisk{\"o}rper gliederte sich durch in der allgemeinen R{\"u}ckschmelzphase gebildetes Relief zunehmend in (lokale) Gletscherstr{\"o}me, Gletscherloben und Gletscherzungen, insbesondere durch Eisvorst{\"o}ße. Gletschervorst{\"o}ße unterbrachen immer wieder die Deglaziationsphase.br> Aus diesem Grunde sind hier die meisten bogen- oder halbmondf{\"o}rmigen oder gewinkelten schmalen R{\"u}ckengrundrisse mit Gletschzungenbecken verbunden. Diese Oberl{\"a}chenformen werden 6-7 Eisrandlagen zugeordnet. Wie sicher ist jedoch der bisher beschriebene Verlauf der weichselkaltzeitlichen Maximalrandlage des Brandenburger Stadiums in diesem Gebiet? Einige Befunde (Relief, Sand, Kiese, Steine, Lehme) weisen auf eine m{\"o}gliche Existenz einer {\"a}ußersten Eisrandlage in der Urstromtalniederung noch vor der Brandenburger Haupteisrandlage hin. Die marginalen Oberfl{\"a}chenformen des Gebietes beschreibt der Autor durch Lage, Position, Relief, Gesteine, Lagerungsweisen und Deformationen (Strukturbilder). Auch periglaziale Trockent{\"a}ler sind f{\"u}r die Rekonstruktion von Art und Lagerung der Gesteine geeignet. Die sichere und umfassende Kenntnis von Glazialstrukturen hat Bedeutung f{\"u}r die L{\"o}sung von Fragen der Lagerst{\"a}tten, Hydrologie und {\"O}kologie. Erforscht wurden typische lokale Glazialformen: Endmor{\"a}nen, akkumulative Endmor{\"a}nen, Stauch(end)mor{\"a}nen (die meisten gestauchten R{\"u}cken bestehen aus rolligen Sedimenten), {\"u}berfahrene Endmor{\"a}nen, Kombinations- bzw. zusammengesetzte Endmor{\"a}nen (gestauchten Sockeln sind ungestauchte Sedimente aufgesetzt und angelagert), Sander, Grundmor{\"a}nen mit gepressten Sedimenten unter d{\"u}nnen weichselkaltzeitlichen Tillen, Gletscherzungenbecken, Drumlins, subglaziale Rinnen, Kames, Kamesfelder und Talsandniederungen mit alten Elbl{\"a}ufen. Diskutiert wird auch die glaziale und holoz{\"a}ne Genese der Unteren Havel und der Elbe zwischen Burg und Havelberg. Am Ende der Arbeit demonstriert eine {\"U}berblickskarte die m{\"o}glichen weichselkaltzeitlichen Eisrandlagen zwischen Elbe und Nuthe (Potsdam). Folgende Probleme werden behandelt: 1. Gliedert sich das weichselkaltzeitliche Inlandeis in Eisstr{\"o}me, Eisloben sowie Eiszungen, und wie ist deren morphologisch-strukturelle Pr{\"a}gekraft im Elbhavelwinkel? 2. Endmor{\"a}nentypen: Satzendmor{\"a}nen - Ablationsendmor{\"a}nen, kombinierte Endmor{\"a}nen 3. Vorstellung regionaltypischer glazialgenetischer Oberfl{\"a}chenformen: End- und Grundmor{\"a}nen sowie Kames - einschließlich Relief, Sedimentart, Lagerungsweise / Struktur 4. Vergleich glazialer Oberfl{\"a}chenformen von Elbhavelwinkel mit Grund- und Endmor{\"a}nen des Potsdamer Raumes 5. Da Eisrandlagenverl{\"a}ufe auch Hinweise auf Lagerungsweisen oberfl{\"a}chennaher, verdeckter Schichten geben sollten, die f{\"u}r die L{\"o}sung praktischer geologischer und hydrologischer Fragestellungen relevant sind, m{\"u}ssen Rekonstruktionsversuche von Eisrandlagen u.a. geomorphologische und besonders strukturelle sowie lithologische Befunde ber{\"u}cksichtigen. 6. Gibt es eine {\"a}ußerste Randlage noch vor der Brandenburger Haupteisrandlage? 7. Wie vollzogen sich Glazial- und Holoz{\"a}nentwicklung von Elbe und unterer Havel im {\"a}ußersten jungglazialen Gebiet? 8. Verallgemeinernde Zusammenfassung zur strukturell-lithologischen und morphogenetischen Ausstattung der Eisrandlagen des Elbhavelwinkels}, subject = {Elbe-Havel-Gebiet}, language = {de} } @phdthesis{Zaehle2005, author = {Zaehle, S{\"o}nke}, title = {Process-based simulation of the terrestrial biosphere : an evaluation of present-day and future terrestrial carbon balance estimates and their uncertainty}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5263}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2005}, abstract = {At present, carbon sequestration in terrestrial ecosystems slows the growth rate of atmospheric CO2 concentrations, and thereby reduces the impact of anthropogenic fossil fuel emissions on the climate system. Changes in climate and land use affect terrestrial biosphere structure and functioning at present, and will likely impact on the terrestrial carbon balance during the coming decades - potentially providing a positive feedback to the climate system due to soil carbon releases under a warmer climate. Quantifying changes, and the associated uncertainties, in regional terrestrial carbon budgets resulting from these effects is relevant for the scientific understanding of the Earth system and for long-term climate mitigation strategies. A model describing the relevant processes that govern the terrestrial carbon cycle is a necessary tool to project regional carbon budgets into the future. This study (1) provides an extensive evaluation of the parameter-based uncertainty in model results of a leading terrestrial biosphere model, the Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model (LPJ-DGVM), against a range of observations and under climate change, thereby complementing existing studies on other aspects of model uncertainty; (2) evaluates different hypotheses to explain the age-related decline in forest growth, both from theoretical and experimental evidence, and introduces the most promising hypothesis into the model; (3) demonstrates how forest statistics can be successfully integrated with process-based modelling to provide long-term constraints on regional-scale forest carbon budget estimates for a European forest case-study; and (4) elucidates the combined effects of land-use and climate changes on the present-day and future terrestrial carbon balance over Europe for four illustrative scenarios - implemented by four general circulation models - using a comprehensive description of different land-use types within the framework of LPJ-DGVM. This study presents a way to assess and reduce uncertainty in process-based terrestrial carbon estimates on a regional scale. The results of this study demonstrate that simulated present-day land-atmosphere carbon fluxes are relatively well constrained, despite considerable uncertainty in modelled net primary production. Process-based terrestrial modelling and forest statistics are successfully combined to improve model-based estimates of vegetation carbon stocks and their change over time. Application of the advanced model for 77 European provinces shows that model-based estimates of biomass development with stand age compare favourably with forest inventory-based estimates for different tree species. Driven by historic changes in climate, atmospheric CO2 concentration, forest area and wood demand between 1948 and 2000, the model predicts European-scale, present-day age structure of forests, ratio of biomass removals to increment, and vegetation carbon sequestration rates that are consistent with inventory-based estimates. Alternative scenarios of climate and land-use change in the 21st century suggest carbon sequestration in the European terrestrial biosphere during the coming decades will likely be on magnitudes relevant to climate mitigation strategies. However, the uptake rates are small in comparison to the European emissions from fossil fuel combustion, and will likely decline towards the end of the century. Uncertainty in climate change projections is a key driver for uncertainty in simulated land-atmosphere carbon fluxes and needs to be accounted for in mitigation studies of the terrestrial biosphere.}, subject = {Terrestrische {\"O}kologie}, language = {en} } @book{OPUS4-269, title = {M{\"o}glichkeiten zur Minderung des Hochwasserrisikos durch Nutzung von Flutpoldern an Havel und Oder}, number = {15}, editor = {Bronstert, Axel}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam}, address = {Potsdam}, isbn = {3-937786-18-X}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4160}, publisher = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Die extremen Hochwasserereignisse an der Oder (Juli 1997) und Elbe (August 2002) haben erneut gezeigt, welch enorme Risiken f{\"u}r Leben und Sachg{\"u}ter von {\"U}berschwemmungen ausgehen k{\"o}nnen. Eine wichtige Maßnahme im Rahmen eines Hochwasserrisikomanagements stellt die gezielte Flutung von Polderfl{\"a}chen zur Minderung des Hochwasserrisikos von stromab gelegenen Gebieten mit hohem Schadenpotential dar. So wurde durch die Flutung der Polder an der Unteren Havel w{\"a}hrend des Elbhochwassers 2002 der Hochwasserscheitel erfolgreich verringert, wodurch die Verteidigung der stromab gelegenen Deiche unterst{\"u}tzt und die {\"U}berschwemmungsgefahr u. a. f{\"u}r die Stadt Wittenberge reduziert wurde. Dies stellt den Hintergrund des durch das Bundesministerium f{\"u}r Bildung und Forschung (BMBF) gef{\"o}rderten Projektes "M{\"o}glichkeiten zur Minderung des Hochwasserrisikos durch Nutzung von Flutpoldern an Havel und Oder" dar, das in enger Kooperation zwischen Universit{\"a}t, den Landes{\"a}mtern f{\"u}r Landwirtschaft und Umwelt und Ingenieurb{\"u}ros bearbeitet wurde. Untersuchungsgebiete waren die Neuzeller Niederung an der Oder und die Polder an der Unteren Havel, deren Nutzung als Flutpolder gepr{\"u}ft bzw. optimiert werden sollte. Die Ergebnisse des interdisziplin{\"a}ren Forschungsprojektes werden in dem vorliegenden Bericht dargestellt.}, language = {de} } @article{Jeltsch2003, author = {Jeltsch, Florian}, title = {{\"O}kologische Forschungen an der Unteren Havel}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4100}, pages = {138 -- 139}, year = {2003}, language = {de} } @article{BormkiKnoescheSchneider2003, author = {Bormki, G. and Kn{\"o}sche, Ralf and Schneider, Ingo}, title = {Untersuchungen zur N-Mineralisation und -Remobilisierung im Sediment eines extrem flachen Auensees (Schollener See)}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4081}, pages = {114 -- 120}, year = {2003}, language = {de} } @article{Knoesche2003, author = {Kn{\"o}sche, Ralf}, title = {Zur Phospatr{\"u}ckl{\"o}sung aus Augew{\"a}ssersedimenten unter ver{\"a}nderter Hochwasserdynamik}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4077}, pages = {102 -- 113}, year = {2003}, language = {de} } @article{Wallschlaeger2003, author = {Wallschl{\"a}ger, Hans-Dieter}, title = {G{\"u}lper See und Untere Havelniederung aus ornitologischer Sicht}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4063}, pages = {98 -- 101}, year = {2003}, language = {de} } @article{Muehle2003, author = {M{\"u}hle, Ralf-Udo}, title = {Tierleben}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4056}, pages = {82 -- 97}, year = {2003}, language = {de} } @article{BurkartWichmannWattenbachetal.2003, author = {Burkart, Michael and Wichmann, Matthias and Wattenbach, Martin and P{\"o}tsch, Joachim}, title = {Die Vegetation der unteren Havelaue}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4035}, pages = {53 -- 71}, year = {2003}, language = {de} } @article{KadenItzerott2003, author = {Kaden, Klaus and Itzerott, Sibylle}, title = {Die hydrologischen Verh{\"a}ltnisse der Unteren Havelniederung}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4023}, pages = {27 -- 52}, year = {2003}, language = {de} } @article{KadenItzerott2003, author = {Kaden, Klaus and Itzerott, Sibylle}, title = {Eine landschaftliche Charakteristik der Unteren Havelniederung bei G{\"u}lpe}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {13}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-4010}, pages = {16 -- 26}, year = {2003}, language = {de} } @book{Fritsch2002, author = {Fritsch, Uta}, title = {Entwicklung von Landnutzungsszenarien f{\"u}r landschafts{\"o}kologische Fragestellungen}, number = {12}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam}, address = {Potsdam}, isbn = {3-935024-48-7}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-3996}, publisher = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2002}, abstract = {Die Landschaften Mitteleuropas sind das Resultat einer langwierigen Geschichte menschlicher Landnutzung mit ihren unterschiedlichen, z.T. konkurrierenden Nutzungsanspr{\"u}chen. Durch eine {\"u}berwiegend intensive Beanspruchung haben die direkten und indirekten Auswirkungen der Landnutzung in vielen F{\"a}llen zu Umweltproblemen gef{\"u}hrt. Die Disziplin der Landschafts{\"o}kologie hat es sich zur Aufgabe gemacht, Konzepte f{\"u}r eine nachhaltige Nutzung der Landschaft zu entwickeln. Eine wichtige Fragestellung stellt dabei die Absch{\"a}tzung der m{\"o}glichen Folgen von Landnutzungs{\"a}nderungen dar. F{\"u}r die Analyse der relevanten Prozesse in der Landschaft werden h{\"a}ufig mathematische Modelle eingesetzt, welche es erlauben die Landschaft unter aktuellen Verh{\"a}ltnissen oder hinsichtlich ver{\"a}nderter Rahmenbedingungen zu untersuchen. Die hypothetische {\"A}nderung der Landnutzung, die als Landnutzungsszenario bezeichnet wird, verk{\"o}rpert eine wesentliche Modifikation der Rahmenbedingungen, weil Landnutzung maßgeblich Einfluss auf die nat{\"u}rlichen Prozesse der Landschaft nimmt. W{\"a}hrend die Antriebskr{\"a}fte einer solchen {\"A}nderung {\"u}berwiegend von sozio-{\"o}konomischen und politischen Entscheidungen gesteuert werden, orientiert sich die exakte Verortung der Landnutzungs{\"a}nderungen an den naturr{\"a}umlichen Bedingungen und folgt z.T. erkennbaren Regeln. Anhand dieser Vorgaben ist es m{\"o}glich, r{\"a}umlich explizite Landnutzungsszenarien zu entwickeln, die als Eingangsdaten f{\"u}r die Modellierung verschiedener landschafts{\"o}kologischer Fragestellungen wie z.B. f{\"u}r die Untersuchung des Einflusses der Landnutzung auf den Wasserhaushalt, die Erosionsgefahr oder die Habitatqualit{\"a}t dienen k{\"o}nnen. Im Rahmen dieser Dissertation wurde das rasterbasierte deterministische Allokationsmodell luck (Land Use Change Scenario Kit) f{\"u}r die explizite Verortung der Landnutzungs{\"a}nderungen entwickelt. Es basiert auf den in der Landschafts{\"o}kologie {\"u}blichen r{\"a}umlichen Daten wie Landnutzung, Boden sowie Topographie und richtet sich bei der Szenarienableitung nach den Leitbildern der Landschaftsplanung. Das Modell fußt auf der Hypothese, dass das Landnutzungsmuster als Funktion seiner landschafts{\"o}kologischen Faktoren beschrieben werden kann. Das Ver{\"a}nderungspotenzial einer Landnutzungseinheit resultiert im Modell aus einer Kombination der Bewertung der relativen Eignung des Standortes f{\"u}r die jeweilige Landnutzung und der Ber{\"u}cksichtigung von Standorteigenschaften der umliegenden Nachbarn. Die Durchf{\"u}hrung der Landnutzungs{\"a}nderung im Modell ist iterativ angelegt, um den graduellen Prozess des Landschaftswandels nachvollziehen zu k{\"o}nnen. Als Fallbeispiel f{\"u}r die Anwendung solcher r{\"a}umlich expliziten Landnutzungsszenarien dient die Fragestellung, inwieweit Landnutzungs{\"a}nderungen die Hochwasserentstehung beeinflussen. Um den Einfluss auf die Hochwasserentstehung f{\"u}r jede der Landnutzungskategorien - bebaute, landwirtschaftlich genutzte und naturnahe Fl{\"a}chen - absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen, wird im Landnutzungsmodell luck exemplarisch f{\"u}r jede Kategorie ein Teilmodell f{\"u}r die Ver{\"a}nderung von Landnutzung angeboten: 1) Ausdehnung der Siedlungsfl{\"a}che: Dieses Teilmodell fußt auf der Annahme, dass sich Siedlungen nur in direkter Nachbarschaft bereits bestehender Bebauung und bevorzugt entlang von Entwicklungsachsen ausbreiten. Steile Hangneigungen stellen f{\"u}r potenzielle Standorte ein Hemmnis bei der Ausbreitung dar. 2) Stilllegung von Grenzertragsackerfl{\"a}chen: Gem{\"a}ß der Hypothese, dass sich die Stilllegung von Ackerfl{\"a}chen an der potenziellen Ertragsleistung der Standorte orientiert, werden in diesem Teilmodell alle Ackerstandorte dahingehend bewertet und die Fl{\"a}chen mit der geringsten Leistungsf{\"a}higkeit stillgelegt. Bei homogenen Gebietseigenschaften werden die Stilllegungsfl{\"a}chen zuf{\"a}llig auf die Ackerfl{\"a}che verteilt. 3) Etablierung von Schutzgebieten in Ufer- und Auenbereichen: Ausgehend von der These, dass sich entlang von Fl{\"u}ssen sensible Fl{\"a}chen befinden, deren Schutz positive Folgen f{\"u}r das Leistungsverm{\"o}gen der Landschaft haben kann, werden in diesem Teilmodell sch{\"u}tzenswerte Ufer- und Auenbereiche auf derzeit landwirtschaftlich genutzten Fl{\"a}chen ausgewiesen. Die Gr{\"o}ße der Schutzgebietsfl{\"a}che orientiert sich an der Morphologie der umgebenden Landschaft. Die drei Teilmodelle wurden hinsichtlich der implizierten Hypothesen mit vielen unterschiedlichen Ans{\"a}tzen validiert. Das Resultat dieser intensiven Analyse zeigt f{\"u}r jedes Teilmodell eine zufriedenstellende Tauglichkeit. Die Modellierung der Landnutzungs{\"a}nderungen wurden in drei mesoskaligen Flusseinzugsgebieten mit einer Fl{\"a}che zwischen 100 und 500 km² durchgef{\"u}hrt, die sich markant in ihrer Landnutzung unterscheiden. Besonderer Wert wurde bei der Gebietsauswahl darauf gelegt, dass eines der Gebiete intensiv landwirtschaftlich genutzt wird, eines dicht besiedelt und eines vorwiegend bewaldet ist. Im Hinblick auf ihre Relevanz f{\"u}r die vorliegende Fragestellung wurden aus bestehenden Landnutzungstrends die Szenarien f{\"u}r (1) die prognostizierte Siedlungsfl{\"a}che f{\"u}r das Jahr 2010, (2) die m{\"o}glichen Konsequenzen des EU-weiten Beschlusses der Agenda 2000 und (3) die Novelle des Bundesnaturschutzgesetzes aus dem Jahr 2001 abgeleitet. Jedes Szenario wurde mit Hilfe des Modells auf die drei Untersuchungsgebiete angewendet. Dabei wurden f{\"u}r die Siedlungsausdehnung in allen drei Gebieten realistische Landnutzungsmuster generiert. Einschr{\"a}nkungen ergeben sich bei der Suche nach Grenzertragsstilllegungsfl{\"a}chen. Hier hat unter homogenen Gebietseigenschaften die zuf{\"a}llige Verteilung von Fl{\"a}chen f{\"u}r die Stilllegung zu einem unrealistischen Ergebnis gef{\"u}hrt. Die G{\"u}te der Schutzgebietsausweisung ist maßgeblich an die aktuelle Landnutzung der Aue und die Morphologie des Gel{\"a}ndes gebunden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Fl{\"a}chen in den Ufer- und Auenbereichen mehrheitlich unter derzeitiger Ackernutzung stehen und der Flusslauf sich in das Relief eingetieft hat. Exemplarisch werden f{\"u}r jeden Landnutzungstrend die hydrologischen Auswirkungen anhand eines historischen Hochwassers beschrieben, aus denen jedoch keine pauschale Aussage zum Einfluss der Landnutzung abgeleitet werden kann. Die Studie demonstriert die Bedeutung des Landnutzungsmusters f{\"u}r die nat{\"u}rlichen Prozesse in der Landschaft und unterstreicht die Notwendigkeit einer r{\"a}umlich expliziten Modellierung f{\"u}r landschafts{\"o}kologische Fragestellungen in der Mesoskala.}, language = {de} } @book{Niehoff2002, author = {Niehoff, Daniel}, title = {Modellierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung in der Mesoskala}, number = {11}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam}, address = {Potsdam}, issn = {1611-9339}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-3988}, publisher = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2002}, abstract = {Seit 1990 waren mehrere der großen Flussgebiete Mitteleuropas wiederholt von extremen Hochwassern betroffen. Da sowohl die Landoberfl{\"a}che als auch die Flusssysteme weiter Teile Mitteleuropas in der Vergangenheit weitreichenden Eingriffen ausgesetzt gewesen sind, wird bei der Suche nach den Ursachen f{\"u}r diese H{\"a}ufung von Extremereignissen auch die Frage nach der Verantwortung des Menschen hierf{\"u}r diskutiert. Gew{\"a}sserausbau, Fl{\"a}chenversiegelung, intensive landwirtschaftliche Bodenbearbeitung, Flurbereinigung und Waldsch{\"a}den sind nur einige Beispiele und Folgen der anthropogenen Eingriffe in die Landschaft. Aufgrund der Vielfalt der beteiligten Prozesse und deren Wechselwirkungen gibt es allerdings bislang nur Sch{\"a}tzungen dar{\"u}ber, wie sehr sich die Hochwassersituation hierdurch ver{\"a}ndert hat. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe eines hydrologischen Modells systematisch darzustellen, in welcher Weise, in welcher Gr{\"o}ßenordnung und unter welchen Umst{\"a}nden die Art der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung Einfluss nimmt. Dies wird anhand exemplarischer Modellanwendungen in der hydrologischen Mesoskala untersucht. Zu diesem Zweck wurde das deterministische und fl{\"a}chendifferenzierte hydrologische Modell wasim-eth ausgew{\"a}hlt, das sich durch eine ausgewogene Mischung aus physikalisch begr{\"u}ndeten und konzeptionellen Ans{\"a}tzen auszeichnet. Das Modell wurde im Rahmen dieser Arbeit um verschiedene Aspekte erweitert, die f{\"u}r die Charakterisierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung wichtig sind: (1) Bevorzugtes Fließen in Makroporen wird durch eine Zweiteilung des Bodens in Makroporen und Bodenmatrix dargestellt, die schnelle Infiltration und Perkolation jenseits der hydraulischen Leitf{\"a}higkeit der Bodenmatrix erm{\"o}glicht. (2) Verschl{\"a}mmung {\"a}ußert sich im Modell abh{\"a}ngig von Niederschlagsintensit{\"a}t und Vegetationsbedeckungsgrad als Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen an der Bodenoberfl{\"a}che. (3) Das heterogene Erscheinungsbild bebauter Fl{\"a}chen mit einer Mischung aus versiegelten Bereichen und Freifl{\"a}chen wird ber{\"u}cksichtigt, indem jede Teilfl{\"a}che je nach Versiegelungsgrad in einen unversiegelten Bereich und einen versiegelten Bereich mit Anschluss an die Kanalisation aufgeteilt wird. (4) Dezentraler R{\"u}ckhalt von Niederschlagswasser kann sowohl f{\"u}r nat{\"u}rliche Mulden als auch f{\"u}r gezielt angelegte Versickerungsmulden mit definierten Infiltrationsbedingungen simuliert werden. Das erweiterte Modell wird exemplarisch auf drei mesoskalige Teileinzugsgebiete des Rheins angewandt. Diese drei Gebiete mit einer Fl{\"a}che von zwischen 100 und 500 km² wurden im Hinblick darauf ausgew{\"a}hlt, dass jeweils eine der drei Hauptlandnutzungskategorien Bebauung, landwirtschaftliche Nutzung oder Wald dominiert. F{\"u}r die drei Untersuchungsgebiete sind r{\"a}umlich explizite Landnutzungs- und Landbedeckungsszenarien entworfen worden, deren Einfluss auf die Hochwasserentstehung mit Hilfe des erweiterten hydrologischen Modells simuliert wird. Im Einzelnen werden die Auswirkungen von Verst{\"a}dterung, Maßnahmen zur Niederschlagsversickerung in Siedlungsgebieten, Stilllegung agrarisch genutzter Fl{\"a}chen, ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bodenbearbeitung, Aufforstung sowie von Sturmsch{\"a}den in W{\"a}ldern untersucht. Diese Eingriffe beeinflussen die Interzeption von Niederschlag, dessen Infiltration, die oberfl{\"a}chennahen unterirdischen Fließprozesse sowie, zum Beispiel im Fall der Kanalisation, auch die Abflusskonzentration. Die hydrologischen Simulationen demonstrieren, dass die Versiegelung einer Fl{\"a}che den massivsten Eingriff in die nat{\"u}rlichen Verh{\"a}ltnisse darstellt und deshalb die st{\"a}rksten (negativen) Ver{\"a}nderungen der Hochwassersituation hervorbringt. Außerdem wird deutlich, dass eine bloße {\"A}nderung des Interzeptionsverm{\"o}gens zu keinen wesentlichen Ver{\"a}nderungen f{\"u}hrt, da die Speicherkapazit{\"a}t der Pflanzenoberfl{\"a}chen im Verh{\"a}ltnis zum Volumen hochwasserausl{\"o}sender Niederschl{\"a}ge eher klein ist. St{\"a}rkere Ver{\"a}nderungen ergeben sich hingegen aus einer {\"A}nderung der Infiltrationsbedingungen. Die Grenzen der entwickelten Methodik zeigen sich am deutlichsten bei der Simulation ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmethoden, deren mathematische Beschreibung und zahlenm{\"a}ßige Charakterisierung aufgrund der Komplexit{\"a}t der beteiligten Prozesse mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Die Modellierungsergebnisse belegen dar{\"u}ber hinaus, dass pauschale Aussagen zum Einfluss der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung aufgrund der entscheidenden Bedeutung der klimatischen und physiographischen Randbedingungen unzul{\"a}ssig sind. Zu den klimatischen Randbedingungen z{\"a}hlen sowohl Niederschlagsintensit{\"a}t und -dauer als auch die Feuchtebedingungen vor einem hochwasserausl{\"o}senden Niederschlag. Die physiographischen Randbedingungen sind von der geomorphologischen und geologischen Ausstattung des Gebiets vorgegeben. Weiterhin muss der r{\"a}umliche und zeitliche Maßstab, {\"u}ber den Aussagen getroffen werden, klar definiert sein, da sich mit steigender Einzugsgebietsgr{\"o}ße die relative Bedeutung sowohl der verschiedenen Niederschlagstypen als auch der physiographischen Eigenschaften verschiebt. Dies wird in der vorliegenden Arbeit im Gegensatz zu vielen anderen Untersuchungen konsequent ber{\"u}cksichtigt. In Abh{\"a}ngigkeit von Randbedingungen und r{\"a}umlichen Maßstab sind aufgrund der gewonnen Erkenntnisse folgende Aussagen zum Einfluss von Landnutzungs{\"a}nderungen auf die Hochwasserentstehung m{\"o}glich: (1) F{\"u}r intensive konvektive Niederschlagsereignisse mit tendenziell geringer Vorfeuchte ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als f{\"u}r langanhaltende advektive Niederschl{\"a}ge geringer Intensit{\"a}t, da im ersten Fall ver{\"a}nderte Infiltrationsbedingungen st{\"a}rker zum Tragen kommen als bei kleinen Niederschlagsintensit{\"a}ten. (2) In kleinen Einzugsgebieten, wo kleinr{\"a}umige Konvektivzellen zu Hochwassern f{\"u}hren k{\"o}nnen, ist der Einfluss der Landnutzung dementsprechend gr{\"o}ßer als in großen Flussgebieten wie dem Rheingebiet, wo vor allem langanhaltende advektive Ereignisse (unter Umst{\"a}nden verbunden mit Schneeschmelze) relevant sind. (3) In Gebieten mit guten Speichereigenschaften wie m{\"a}chtigen, gut durchl{\"a}ssigen B{\"o}den und gut durchl{\"a}ssigem Gesteinsuntergrund ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als in Gebieten mit geringm{\"a}chtigen B{\"o}den und geringdurchl{\"a}ssigem Festgestein. Dies ist darin begr{\"u}ndet, dass in Gebieten mit guten Speichereigenschaften bei einer Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen mehr Speicherraum f{\"u}r Niederschlag verloren geht als in anderen Gebieten.}, language = {de} } @phdthesis{Krause2005, author = {Krause, Stefan}, title = {Untersuchung und Modellierung von Wasserhaushalt und Stofftransportprozessen in grundwassergepr{\"a}gten Landschaften am Beispiel der Unteren Havel}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-3487}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2005}, abstract = {Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Wasserhaushaltsprozesse und Stofftransportvorg{\"a}nge innerhalb der grundwassergepr{\"a}gten Talauenlandschaften von Tieflandeinzugsgebieten am Beispiel der im Nordostdeutschen Tiefland gelegenen Havel. Die Arbeiten in verschieden skaligen Teileinzugsgebieten der Havel besch{\"a}ftigen sich dabei zum einen mit der experimentellen Untersuchung und vorrangig qualitativen Beschreibung der Wasserhaushaltsdynamik, zum anderen mit der Entwicklung eines zur quantitativen Analyse von Wasserhaushalts- und Stofftransportprozessen geeigneten Modells und der anschließenden Modellsimulation von Wasserhaushalt und Stickstoffmetabolik im Grundwasser sowie der Simulation von Landnutzungs- und Gew{\"a}sserstrukturszenarien. F{\"u}r die experimentelle Untersuchung der Abflussbildung und der Wasserhaushaltsprozesse in den Talauenlandschaften des Haveleinzugsgebiets wurde Einzugsgebiet der \&\#8221;Unteren Havel Niederung\&\#8220; ein umfangreiches Messnetz installiert. Dabei wurden an mehreren Messstationen und Pegeln meteorologische Parameter, Bodenfeuchte sowie Grundwasserst{\"a}nde und Abfl{\"u}sse beobachtet. Die Analyse der Messergebnisse f{\"u}hrte zu einem verbesserten Verst{\"a}ndnis von Wasserhaushaltsprozessen in der durch das oberfl{\"a}chennahe Grundwasser und die Oberfl{\"a}chengew{\"a}sserdynamik beeinflussten Talauenzone. Dar{\"u}ber hinaus konnten durch die Implementierung der Messergebnisse konsistente Anfangs- und Randbedingungen f{\"u}r die Wasserhaushalts- und Grundwassermodellierung im Modellkonzept IWAN realisiert werden. Mit dem Modell IWAN (Integrated Modelling of Water Balance and Nutrient Dynamics) wurde ein Werkzeug geschaffen, welches die Ber{\"u}cksichtigung spezifischer hydrologischer Eigenschaften von Tieflandauen, wie z. B. den Einfluss des oberfl{\"a}chennahen Grundwassers bzw. der Dynamik von Oberfl{\"a}chenwasserst{\"a}nden auf den Wasserhaushalt, erm{\"o}glicht. Es basiert auf der Kopplung des deterministischen distribuierten hydrologischen Modells WASIM-ETH mit dem dreidimensionalen Finite-Differenzen-basierten Grundwassermodel MODFLOW. Die Modellierung der Stickstoffmetabolik im Grundwasser erfolgt durch das mit Grundwassermodell gekoppelte Stofftransportmodel MT3D. Zur modellbasierten Simulation des Wasserhaushalts der Tieflandauenlandschaften wurde das Modellkonzept IWAN f{\"u}r verschieden skalige Teileinzugsgebiete an der Havel f{\"u}r Simulationszeitr{\"a}ume von 2 Wochen bis zu 13 Jahren angewandt. Dabei wurden die Teilmodelle f{\"u}r Wasserhaushalts- und Grundwassermodellierung in zwei unterschiedlichen Teileinzugsgebieten der \&\#8221;Unteren Havel Niederung\&\#8220; kalibriert. Die anschließende Validierung erfolgte f{\"u}r das gesamte Einzugsgebiet der \&\#8221;Unteren Havel\&\#8220;. Die Unsicherheiten des Modellansatzes sowie die Anwendbarkeit des Modells im Untersuchungsraum wurden gepr{\"u}ft und die Limitierung der {\"U}bertragbarkeit auf andere grundwasserbeeinflusste Tieflandeinzugsgebiete analysiert. Die Ergebnisse der Wasserhaushaltssimulationen f{\"u}hren einerseits zum erweiterten Prozessverst{\"a}ndnis des Wasserhaushalts in Flachlandeinzugsgebieten, andererseits erm{\"o}glichten sie durch die Quantifizierung einzelner Prozessgr{\"o}ßen die Beurteilung der Steuerungsfunktion einzelner Wasserhaushaltsprozesse. Auf der Basis lokaler Simulationsergebnisse sowie geomorphologischer und gew{\"a}ssermorphologischer Analysen wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher die Abgrenzung des direkten Eigeneinzugsgebiets der Havel als Raum der direkten Interaktion zwischen Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser und umgebendem Einzugsgebiet beschreibt. Durch Simulation des Wasserhaushalts im Eigeneinzugsgebiet mit dem Modell IWAN konnten die Interaktionsprozesse zwischen Fluss und Talauenlandschaft quantitativ beschrieben werden. Dies erm{\"o}glichte eine Bewertung der Abflussanteile aus dem Eigeneinzugsgebiet sowie eine Quantifizierung der zeitlich variablen Retentionskapazit{\"a}t der Auenlandschaft w{\"a}hrend Hochwasserereignissen. Zur Absch{\"a}tzung des Einflusses ver{\"a}nderter Landnutzung und angepassten Managements auf den Wasserhaushalt der Talaue wurden Szenarien entwickelt, welche {\"A}nderungen der Landnutzung sowie der Gew{\"a}ssergeometrie implizieren. Die Simulation des Wasserhaushalts unter jeweiligen Szenariobedingungen erm{\"o}glichte die detaillierte Analyse sich {\"a}ndernder Randbedingungen auf den Gebietswasserhaushalt und auf die Austauschprozesse zwischen Grundwasser und Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser. Zur Untersuchung der Stickstoffmetabolik im Grundwasser der Talauenlandschaft wurde das im Modellkonzept IWAN integrierte Stofftransportmodell MT3D f{\"u}r das Eigeneinzugsgebiet der Havel angewandt. Dies erm{\"o}glichte eine Bilanzierung der aus dem Grundwasser des Eigeneinzugsgebiets stammenden Nitratfrachtanteile der Havel sowie von Nitratkonzentrationen im Grundwasser. Szenariensimulationen, welche verminderte Nitrateintr{\"a}ge aus der durchwurzelten Bodenzone annehmen, erm{\"o}glichten die Quantifizierung der Effizienz von Managementmaßnahmen und Landnutzungs{\"a}nderungen in Hinblick auf die Minimierung von Eintr{\"a}gen in Grundwasser und Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser.}, subject = {Grundwasser}, language = {de} } @article{Berndt1999, author = {Berndt, Klaus-Peter}, title = {Neue Medien in der Umweltbildung}, series = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, volume = {4}, journal = {Brandenburgische Umwelt-Berichte : BUB ; Schriftenreihe der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult{\"a}t der Universit{\"a}t Potsdam}, issn = {1434-2375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2912}, pages = {13 -- 20}, year = {1999}, language = {de} } @phdthesis{Schwandt2003, author = {Schwandt, Daniel}, title = {Abflußentwicklung in Teileinzugsgebieten des Rheins : Simulationen f{\"u}r den Ist-Zustand und f{\"u}r Klimaszenarien}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001001}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2003}, abstract = {Die vorliegende Arbeit 'Abflu\ßentwicklung in Teileinzugsgebieten des Rheins - Simulationen f\ür den Ist-Zustand und f\ür Klimaszenarien' untersucht Auswirkungen m\öglicher zuk\ünftiger Klima\änderungen auf das Abflu\ßgeschehen in ausgew\ählten, durch Mittelgebirge gepr\ägten Teileinzugsgebieten des Rheins: Mosel (bis Pegel Cochem); Sieg (bis Pegel Menden 1) und Main (bis Pegel Kemmern).In einem ersten Schritt werden unter Verwendung des hydrologischen Modells HBV-D wichtige Modellprozesse entsprechend der Einzugsgebietscharakteristik parametrisiert und ein Abbild der Gebietshydrologie erzeugt, das mit Zeitreihen gemessener Tageswerte (Temperatur, Niederschlag) eine Zeitreihe der Pegeldurchfl\üsse simulieren kann. Die G\üte der Simulation des Ist-Zustandes (Standard-Me\ßzeitraum 1.1.1961-31.12.1999) ist f\ür die Kalibrierungs- und Validierungszeitr\äume in allen Untersuchungsgebieten gut bis sehr gut.Zur Erleichterung der umfangreichen, zeitaufwendigen einzugsgebietsbezogenen Datenaufbereitung f\ür das hydrologische Modell HBV-D wurde eine Arbeitsumgebung auf Basis von Programmerweiterungen des Geoinformationssystems ArcView und zus\ätzlichen Hilfsprogrammen entwickelt. Die Arbeitsumgebung HBV-Params enth\ält eine graphische Benutzeroberfl\äche und r\äumt sowohl erfahrenen Hydrologen als auch hydrologisch geschulten Anwendern, z.B. Studenten der Vertiefungsrichtung Hydrologie, Flexibilit\ät und vollst\ändige Kontrolle bei der Ableitung von Parameterwerten und der Editierung von Parameter- und Steuerdateien ein. Somit ist HBV-D im Gegensatz zu Vorl\äuferversionen mit rudiment\ären Arbeitsumgebungen auch au\ßerhalb der Forschung f\ür Lehr- und \Übungszwecke einsetzbar.In einem zweiten Schritt werden Gebietsniederschlagssummen, Gebietstemperaturen und simulierte Mittelwerte des Durchflusses (MQ) des Ist-Zustandes mit den Zust\änden zweier Klimaszenarien f\ür den Szenarienzeitraum 100 Jahre sp\äter (2061-2099) verglichen. Die Klimaszenarien beruhen auf simulierten Zirkulationsmustern je eines Modellaufes zweier Globaler Zirkulationsmodelle (GCM), die mit einem statistischen Regionalisierungsverfahren in Tageswertszenarien (Temperatur, Niederschlag) an Me\ßstationen in den Untersuchungsgebieten \überf\ührt wurden und als Eingangsdaten des hydrologischen Modells verwendet werden.F\ür die zweite H\älfte des 21. Jahrhunderts weisen beide regionalisierten Klimaszenarien eine Zunahme der Jahresmittel der Gebietstemperatur sowie eine Zunahme der Jahressummen der Gebietsniederschl\äge auf, die mit einer hohen Variabilit\ät einhergeht. Eine Betrachtung der saisonalen (monatlichen) \Änderungsbetr\äge von Temperatur, Niederschlag und mittlerem Durchflu\ß zwischen Szenarienzeitraum (2061-2099) und Ist-Zustand ergibt in allen Untersuchungsgebieten eine Temperaturzunahme (h\öher im Sommer als im Winter) und eine generelle Zunahme der Niederschlagssummen (mit starken Schwankungen zwischen den Einzelmonaten), die bei der hydrologischen Simulation zu deutlich h\öheren mittleren Durchfl\üssen von November bis M\ärz und leicht erh\öhten mittleren Durchfl\üssen in den restlichen Monaten f\ühren. Die St\ärke der Durchflu\ßerh\öhung ist nach den individuellen Klimaszenarien unterschiedlich und im Sommer- bzw. Winterhalbjahr gegenl\äufig ausgepr\ägt. Hauptursache f\ür die simulierte starke Zunahme der mittleren Durchfl\üsse im Winterhalbjahr ist die trotz Temperaturerh\öhung der Klimaszenarien winterlich niedrige Evapotranspiration, so da\ß erh\öhte Niederschl\äge direkt in erh\öhten Durchflu\ß transformiert werden k\önnen.Der Vergleich der Untersuchungsgebiete zeigt in Einzelmonaten von West nach Ost abnehmende \Änderungsbetr\äge der Niederschlagssummen, die als Hinweis auf die Bedeutung der Kontinentalit\ätseinfl\üsse auch unter ge\änderten klimatischen Bedingungen in S\üdwestdeutschland aufgefa\ßt werden k\önnten.Aus den regionalisierten Klimaszenarien werden \Änderungsbetr\äge f\ür die Modulation gemessener Zeitreihen mittels synthetischer Szenarien abgeleitet, die mit einem geringen Rechenaufwand in hydrologische Modellantworten \überf\ührt werden k\önnen. Die direkte Ableitung synthetischer Szenarien aus GCM-Ergebniswerten (bodennahe Temperatur und Gesamtniederschlag) an einzelnen GCM-Gitterpunkten erbrachte unbefriedigende Ergebnisse.Ob, in welcher H\öhe und zeitlichen Verteilung die in den (synthetischen) Szenarien verwendeten Niederschlags- und Temperatur\änderungen eintreten werden, kann nur die Zukunft zeigen. Eine Absch\ätzung, wie sich die Abflu\ßverh\ältnisse und insbesondere die mittleren Durchfl\üsse der Untersuchungsgebiete bei m\öglichen \Änderungen entwickeln w\ürden, kann jedoch heute schon vorgenommen werden. Simulationen auf Szenariogrundlagen sind ein Weg, unbekannte zuk\ünftige Randbedingungen sowie regionale Auswirkungen m\öglicher \Änderungen des Klimasystems ausschnittsweise abzusch\ätzen und entsprechende Risikominderungsstrategien zu entwickeln. Jegliche Modellierung und Simulation nat\ürlicher Systeme ist jedoch mit betr\ächtlichen Unsicherheiten verkn\üpft. Vergleichsweise gro\ße Unsicherheiten sind mit der zuk\ünftigen Entwicklung des sozio\ökonomischen Systems und der Komplexit\ät des Klimasystems verbunden. Weiterhin haben Unsicherheiten der einzelnen Modellbausteine der Modellkette Emissionsszenarien/Gaszyklusmodelle - Globale Zirkulationsmodelle/Regionalisierung - hydrologisches Modell, die eine Kaskade der Unsicherheiten ergeben, neben Datenunsicherheiten bei der Erfassung hydrometeorologischer Me\ßgr\ö\ßen einen erheblichen Einflu\ß auf die Vertrauensw\ürdigkeit der Simulationsergebnisse, die als ein dargestellter Wert eines Ergebnisbandes zu interpretieren sind.Der Einsatz (1) robuster hydrologischer Modelle, die insbesondere temperaturbeeinflu\ßte Prozesse ad\äquat beschreiben,(2) die Verwendung langer Zeitreihen (wenigsten 30 Jahre) von Me\ßwerten und(3) die gleichzeitige vergleichende Betrachtung von Klimaszenarien, die auf unterschiedlichen GCMs beruhen (und wenn m\öglich, verschiedene Emissionsszenarien ber\ücksichtigen),sollte aus Gr\ünden der wissenschaftlichen Sorgfalt, aber auch der besseren Vergleichbarkeit der Ergebnisse von Regionalstudien im noch jungen Forschungsfeld der Klimafolgenforschung beachtet werden.}, language = {de} } @phdthesis{Kaiser2004, author = {Kaiser, Michael}, title = {Einfluss von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Menge und Zusammensetzung unterschiedlich stabiler Fraktionen der organischen Bodensubstanz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001886}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Ziel dieser Arbeit ist es, ein sequentielles Extraktionsverfahren zur Erfassung unterschiedlich stabiler Anteile der orgnischen Bodensubstanz (OBS) zu entwickeln und zu kl{\"a}ren, ob ein Zusammenhang zwischen L{\"o}slichkeit und Stabilit{\"a}t besteht. Dar{\"u}ber hinaus sollen der Einfluss von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Menge und Zusammensetzung dieser OBS-Anteile und Zusammenh{\"a}nge zwischen Fourier Transform Infrarot (FT-IR)-Spektroskopiedaten und der Kationenaustauschkapazit{\"a}t (KAK) der OBS analysiert werden. F{\"u}r die Untersuchungen wurden B{\"o}den der Langzeitfeldexperimente (LFE) in Halle, Bad Lauchst{\"a}dt und Rotthalm{\"u}nster beprobt. Zur Erfassung unterschiedlicher OBS-Fraktionen wurden im ersten Schritt die wasserl{\"o}slichen OBS-Anteile (OBS(W)-Fraktion) aus den B{\"o}den isoliert. Im zweiten Schritt wurden aus den Extraktionsr{\"u}ckst{\"a}nden der Wasserextraktion OBS-Anteile mit einer Natrium (Na)-Pyrophosphatl{\"o}sung extrahiert (OBS(PY)-Fraktion). Die Stabilit{\"a}t der OBS-Fraktionen wurde anhand von \&\#948;13C-Bestimmungen und 14C-Messungen untersucht. Die Charakterisierung der Zusammensetzung der OBS-Fraktionen erfolgte mittels FT-IR Spektroskopie. Generell wird mit der OBS(PY)-Fraktion ein gr{\"o}ßerer Anteil am organischen Kohlenstoffgehalt der B{\"o}den erfasst als mit der OBS(W)-Fraktion. Die \&\#948;13C- und 14C-Daten zeigen, dass die OBS(W)-Fraktion h{\"o}here Anteile jungen organischen Materials als die OBS(PY)-Fraktion enth{\"a}lt. Das entwickelte sequentielle Extraktionsverfahren ist also prinzipiell geeignet unterschiedlich stabile OBS-Anteile anhand ihrer L{\"o}slichkeit zu isolieren. Mittels FT-IR spektroskopischer Untersuchungen wird festgestellt, dass Bewirtschaftungsmaßnahmen, wie die D{\"u}ngung, sowie Standorteigenschaften die Zusammensetzung der OBS-Fraktionen beeinflussen. F{\"u}r die OBS(PY)-Fraktion ist dies st{\"a}rker ausgepr{\"a}gt als f{\"u}r die OBS(W)-Fraktion. Die KAK der OBS(PY)-Fraktion aus den B{\"o}den der LFE in Halle und Bad Lauchst{\"a}dt ist positiv mit der Absorptionsintensit{\"a}t der C=O-Bande in den FT-IR Spektren dieser OBS-Fraktion korreliert.}, language = {de} } @phdthesis{Siemer2004, author = {Siemer, Julia}, title = {Zeichenorientierte Landschaftsmodelle aus graphikfreien Landschaftsmodellen f{\"u}r Anwendungen im Hochwasserschutz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001798}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Die Hochwasserereignisse der letzten Jahre haben M{\"a}ngel bei der schnellen Verf{\"u}gbarkeit des klassischen Darstellungs-, Entscheidungs- und Analyseinstruments Karte offenbart. Die Erfahrungen von 1997 und 2002 verdeutlichen, dass eine homogene digitale Datengrundlage, die neben rein topographischen zus{\"a}tzlich auch fachspezifische Informationen des Hochwasserschutzes enth{\"a}lt, f{\"u}r eine effektive Bek{\"a}mpfung solcher Ereignisse notwendig ist. Mit den Daten des ,Amtlichen Topographisch-Kartographischen Informationssystems\’ (ATKIS) liegen topographische Basisdaten in graphikfreier Form als digitales Landschaftsmodell (DLM) fl{\"a}chendeckend f{\"u}r die Bundesrepublik vor. Anhand der exemplarischen Ableitung von nutzerorientierten Kartenmodellen aus diesen graphikfreien Daten wurde deren Eignung f{\"u}r den besonderen Verwendungszweck im Rahmen eines Hochwasserschutz-Informationssystems {\"u}berpr{\"u}ft. Als Anwendungsbeispiel wurde das Gebiet der Ziltendorfer Niederung, die w{\"a}hrend des Oder-Hochwassers 1997 {\"u}berflutet wurde, gew{\"a}hlt. In Expertengespr{\"a}chen wurden zun{\"a}chst Inhalte identifiziert, die f{\"u}r einen wirksamen Hochwasserschutz Relevanz besitzen; diese Inhalte wurden anschließend analog zum ATKIS-Systemdesign strukturiert und als Objekte eines separaten Objektbereichs im digitalen Fachmodell (DFM) erfasst. Bei der Ableitung von (Bildschirm-) Karten aus den graphikfreien Daten wurden jeweils unterschiedliche Kriterien f{\"u}r die Basiskarte und die Fachinhalte ber{\"u}cksichtigt. Dabei wurden verschiedene kartographische Regeln und Gesetze mit dem Ziel der pr{\"a}gnanten Visualisierung und damit der eindeutigen Lesbarkeit der Karten angewendet. Beispielhaft sei hier die Schaffung einer visuellen Hierarchie zwischen Basiskarte und Fachinhalten genannt. Die besonderen Nutzungsbedingungen von Karten im Einsatzfall erfordern u.a., dass die Karten auch von Personen, die nur {\"u}ber geringe oder keine Erfahrung im Umgang mit Karten verf{\"u}gen, schnell und einfach zu lesen sind, um so eine sichere Informationsvermittlung zu gew{\"a}hrleisten. Voraussetzung daf{\"u}r ist einerseits die Beschr{\"a}nkung auf die Darstellung der wesentlichen Inhalte, andererseits die Verwendung leicht lesbarer Kartenzeichen. Aus diesem Grund wurden einheitliche Kartenzeichen zur Darstellung der Fachinhalte entwickelt, die entweder aus allgemein bekannten Symbolen, aus den im Katastrophenschutz {\"u}blicherweise verwendeten sog. taktischen Zeichen oder aus Fachzeichen des Hochwasserschutzes abgeleitet wurden. Die entwickelten Kartenmodelle wurden abschließend in qualitativen Experteninterviews in Bezug auf ihre Qualit{\"a}t und Verwendbarkeit im Hochwasserschutz gepr{\"u}ft. Die Auswertung der Interviews ergab eine insgesamt positive Beurteilung der Karten f{\"u}r den Einsatz in Hochwasserschutz-Informationssystemen. Damit leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zur Entwicklung von (Bildschirm-) Karten zur Unterst{\"u}tzung bei der Entscheidungsfindung im Katastrophenmanagement.}, language = {de} } @misc{Jacobs2004, type = {Master Thesis}, author = {Jacobs, Annekathrin}, title = {Wanderungs{\"u}berlegungen unter dem Einfluss sich wandelnder {\"o}konomischer Rahmenbedingungen : die litauische Stadt Visaginas im Zusammenhang mit der bevorstehenden Stillegung des Atomkraftwerkes 'Ignalina'}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001582}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Wanderungs{\"u}berlegungen der Einwohner der Stadt Visaginas vor dem Hintergrund steigender {\"o}konomischer Unsicherheit, bedingt durch die bevorstehende Schließung des Atomkraftwerkes \&\#39;Ignalina\&\#39;. Visaginas befindet sich im Nordosten Litauens, in einer der strukturschw{\"a}chsten Regionen des Landes. Von Mitte der 70er bis Ende der 80er Jahre entstand die Stadt als Wohnst{\"a}tte f{\"u}r die Arbeiter des sich zu dieser Zeit ebenfalls im Bau befindlichen Atomkraftwerkes \&\#39;Ignalina\&\#39; sowie f{\"u}r deren Angeh{\"o}rige. Noch heute ist die Stadt wirtschaftlich vom Kraftwerk abh{\"a}ngig: Nicht nur ist das staatliche Unternehmen der gr{\"o}ßte Arbeitgeber f{\"u}r die ca. 30.000 Einwohner, sondern dar{\"u}ber hinaus stellt auch die Mehrzahl der unabh{\"a}ngigen Firmen ihre Leistungen und Produktion in dessen Dienst. Auf Druck der Europ{\"a}ischen Union, welche bereits Ende der 90er Jahre aus sicherheitstechnischen Gr{\"u}nden die Schließung des Atomkraftwerkes forderte, beschloss die Regierung Litauens, das Atomkraftwerk stillzulegen. Am 1. Januar 2005 wird der Betrieb des ersten Reaktors eingestellt. Die endg{\"u}ltige Abschaltung ist bis zum Januar 2009 vorgesehen. Auf diese Weise wird der Stadt Visaginas, und damit verbunden vielen ihrer Einwohner, die wirtschaftliche Existenzgrundlage entzogen. Bedingt durch den Wegfall ihres Arbeitsplatzes wird ein Großteil der Einwohner gezwungen sein, sich nach Besch{\"a}ftigungsalternativen umzuschauen. Da jedoch auch im Umland der Stadt keine ausreichenden M{\"o}glichkeiten bestehen, die freigesetzten Arbeitskr{\"a}fte aufzufangen, wird f{\"u}r viele Betroffene die einzige Alternative darin liegen, Visaginas auf der Suche nach einem neuen Arbeitsplatz zu verlassen. Die Tatsache, dass der Großteil der heutigen Einwohner aus anderen Unionsrepubliken der damaligen Sowjetunion nach Visaginas kam und nur selten {\"u}ber gute Kenntnisse in der Landessprache Litauisch verf{\"u}gt, stellt dabei ein besonderes Problem dar. Der Arbeit lag folgende zentrale Fragestellung zugrunde: Warum wandern unter gleichen strukturellen (vor allem {\"o}konomischen) Rahmenbedingungen Menschen aus Visaginas ab, w{\"a}hrend andere dies nicht tun bzw. eine Abwanderung gar nicht in Erw{\"a}gung ziehen? Betreuer/Gutachter: Prof. Wilfried Heller; Prof. Sebastian Lentz}, language = {de} } @phdthesis{Prietzsch1998, author = {Prietzsch, Carmen Corinna}, title = {Vergleichende Analyse von SAR-Daten f{\"u}r die Regionalisierung des Wassergehalts im Oberboden}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000247}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {1998}, abstract = {Flugzeug- und Shuttle getragene SAR-Systeme werden zur Ableitung des Bodenwassergehalt im Oberboden verwendet. Die Untersuchungsgebiete lagen auf der Insel R{\"u}gen, in Oberbayern (Oberpfaffenhofen) und in Oklahoma (Little Washita). Die Regionalierung mit Fernerkundungsdaten wird anhand von geostatistisch aufbereiteten Referenzmessungen aus dem Feld verifiziert. Verschiedene Ableitungsverfahren (Regression, R{\"u}ckstreuungsmodellierung, Nomogramme und Inversionsmodellierung) werden verglichen und Fehlermargen werden abgeleitet.}, language = {de} } @phdthesis{Barsch2003, author = {Barsch, Andreas}, title = {Zum Einfluss von Witterung und Klima auf den Landschaftszustand und die Landschaftsentwicklung im Uvs-Nuur-Becken (NW-Mongolei)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001184}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2003}, abstract = {Im Landschaftszustand und in der Landschaftsentwicklung kommen funktionale Beziehungen zwischen dem naturbedingten Energie-, Wasser- und Stoffhaushalt einerseits und den Auswirkungen der Landnutzung andererseits zum Ausdruck. Gegenw{\"a}rtig ver{\"a}ndert der globale Anstieg der bodennahen Temperaturen vielerorts den landschaftlichen Energie-, Wasser- und Stoffhaushalt, wobei besonders in Trockengebieten zu erwarten ist, dass dieser Trend in Verbindung mit einer unangepassten Landnutzung das Regenerationsverm{\"o}gen der Vegetation einschr{\"a}nkt und zur Zerst{\"o}rung der Bodendecke f{\"u}hrt. F{\"u}r die Mongolei und f{\"u}r benachbarte Gebiete Asiens sind in Szenarien zur globalen Erw{\"a}rmung hohe Werte des Temperaturanstiegs prognostiziert worden. Eine globale Einsch{\"a}tzung der anthropogen induzierten Bodendegradation hat diese Region als stark oder extrem stark betroffen eingestuft. Vor diesem Hintergrund wurde im Uvs-Nuur-Becken, das im Nordwesten der Mongolei und damit in einer der trockensten Regionen des Landes gelegen ist, untersucht, wie sich der globale Temperaturanstieg auf der lokalen und regionalen Ebene widerspiegelt und wie der Landschaftshaushalt dabei ver{\"a}ndert wird. Die Auswirkungen des sommerlichen Witterungsverlaufes auf den Landschaftszustand sind 1997 bis 1999 an einem Transsekt erfasst worden, das sich zwischen dem Kharkhiraa-Gebirge am Westrand des Beckens und dem See Uvs Nuur im Beckeninneren von den Polsterfluren und Matten der alpinen Stufe {\"u}ber die Gebirgswaldsteppe, die Trockensteppe bis zur Halbw{\"u}ste erstreckt. An neun Messpunkten wurden witterungsklimatische Daten in Verbindung mit Merkmalen der Vegetation, des Bodens und der Bodenfeuchte aufgenommen. Die im Sommer 1998 gewonnenen Messwerte wurden mit Hilfe einer Clusteranalyse geb{\"u}ndelt und verdichtet. Auf dieser Grundlage konnten landschaftliche Zustandsformen inhaltlich gekennzeichnet, zeitlich eingeordnet und durch Zeit-Verhaltens-Modelle (Stacks) abgebildet werden. Aus den Zeit-Verhaltens-Modellen wird ersichtlich, dass man Zustandsformen, in denen die Hitze und die Trockenheit des Sommers 1998 besonders stark zum Ausdruck kommen, an allen Messpunkten beobachten kann, nimmt man die Station auf dem fast 3.000 m hohen Gipfel des Khukh Uul sowie die grundwasserbeeinflusste Station in unmittelbarer Seen{\"a}he aus. In ihrer extremen Form sind Trockenperioden jedoch nur im Beckeninneren und am Fuß der Randgebirge, also in der Halbw{\"u}ste, in der Trockensteppe und in der Wiesensteppe aufgetreten. Im Bergwald sowie im Bereich der alpinen Matten und Polsterfluren fehlen sie. Am st{\"a}rksten sind die grundwasserfreien Bereiche der Halbw{\"u}ste von der Hitze und Niederschlagsarmut des Sommers 1998 betroffen. An vier F{\"u}nfteln der Tage des Beobachtungszeitraumes herrscht an diesem Messpunkt extreme Trockenheit. Es f{\"a}llt entweder gar kein Niederschlag oder nur so wenig, dass der seit dem Fr{\"u}hjahr ersch{\"o}pfte Bodenwasservorrat nicht aufgef{\"u}llt wird. Das Verh{\"a}ltnis zwischen Niederschlag und potenzieller Verdunstung liegt hier bei 1:12. In der Halbw{\"u}ste zeichnet sich eine fortschreitende Desertifikation ab, zumal hier eine nichtangepasste Weidenutzung dominiert, in der Ziegen eine immer gr{\"o}ßere Rolle spielen. Dies gilt insbesondere f{\"u}r Bereiche in Siedlungsn{\"a}he. {\"O}rtlich ist auch der Bestand der Trockensteppe gef{\"a}hrdet, die sich an die Halbw{\"u}ste zum Beckenrand hin anschließt. Hier ist nicht nur die Viehdichte am h{\"o}chsten, sondern hier werden auch die meisten unbefestigten Fahrwege wild angelegt und die Bodendecke damit zerst{\"o}rt. Dies kann im Endeffekt zu einem {\"U}bergreifen von Prozessen der Desertifikation f{\"u}hren. Aus methodischer Sicht zeigt sich, dass die Kennzeichnung landschaftlicher Zustandsformen durch Zeit-Verhaltens-Modelle die Ermittlung der Auswirkungen von Witterung und Klima auf den Landschaftszustand erleichtert, da sie deren Aussage konzentriert. Zur Interpretation der Ergebnisse ist jedoch ein R{\"u}ckgriff auf die beschreibende Darstellung der Messwerte notwendig. Die im westlichen Uvs-Nuur-Becken und seinen Randgebirgen angewandte Verfahrensweise erm{\"o}glicht es, globale Aussagen zur globalen Erw{\"a}rmung der Kontinente regional oder lokal zu {\"u}berpr{\"u}fen und zu untersetzen."}, language = {de} } @phdthesis{Wriedt2004, author = {Wriedt, Gunter}, title = {Modelling of nitrogen transport and turnover during soil and groundwater passage in a small lowland catchment of Northern Germany}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001307}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Stoffumsatzreaktionen und hydraulische Prozesse im Boden und Grundwasser k{\"o}nnen in Tieflandeinzugsgebieten zu einer Nitratretention f{\"u}hren. Die Untersuchung dieser Prozesse in Raum und Zeit kann mit Hilfe geeigneter Modelle erfolgen. Ziele dieser Arbeit sind: i) die Entwicklung eines geeigneten Modellansatzes durch Kombination von Teilmodellen zur Simulation des N-Transportes im Boden und Grundwasser von Tieflandeinzugsgebieten und ii) die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Gebietseigenschaften und N-Transport unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung der potentiellen N-Zufuhr in die Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser. Der Modellansatz basiert auf der Kombination verschiedener Teilmodelle: das Bodenwasser- und -stickstoffmodell mRISK-N, das Grundwassermodell MODFLOW und das Stofftransportmodell RT3D. Zur Untersuchung der Wechselwirkungen mit den Gebietseigenschaften muss die Verteilung und Verf{\"u}gbarkeit von Reaktionspartnern ber{\"u}cksichtigt werden. Dazu wurde ein Reaktionsmodul entwickelt, welches chemische Prozesse im Grundwasser simuliert. Hierzu geh{\"o}ren die Mineralisation organischer Substanz durch Sauerstoff, Nitrat und Sulfat sowie die Pyritoxidation durch Sauerstoff und Nitrat. Der Modellansatz wurde in verschiedenen Einzelstudien angewandt, wobei jeweils bestimmte Teilmodelle im Vordergrund stehen. Alle Modellstudien basieren auf Daten aus dem Schaugrabeneinzugsgebiet (ca. 25 km\&\#178;), in der N{\"a}he von Osterburg(Altmark) im Norden Sachsen-Anhalts. Die folgenden Einzelstudien wurden durchgef{\"u}hrt: i) Evaluation des Bodenmodells anhand von Lysimeterdaten, ii) Modellierung eines Tracerexperimentes im Feldmaßstab als eine erste Anwendung des Reaktionsmoduls, iii) Untersuchung hydraulisch-chemischer Wechselwirkungen an einem 2D-Grundwassertransekt, iv) Fl{\"a}chenverteilte Modellierung von Grundwasserneubildung und Bodenstickstoffaustrag im Untersuchungsgebiet als Eingangsdaten f{\"u}r nachfolgende Grundwassersimulationen, und v) Untersuchung der Ausbreitung von Nitrat im Grundwasser und des Durchbruchs in die Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser im Untersuchungsgebiet auf Basis einer 3D-Modellierung von Grundwasserstr{\"o}mung und reaktivem Stofftransport. Die Modellstudien zeigen, dass der Modellansatz geeignet ist, die Wechselwirkungen zwischen Stofftransport und \–umsatz und den hydraulisch-chemischen Gebietseigenschaften zu modellieren. Die Ausbreitung von Nitrat im Sediment wird wesentlich von der Verf{\"u}gbarkeit reaktiver Substanzen sowie der Verweilzeit im Grundwasserleiter bestimmt. Bei der Simulation des Untersuchungsgebietes wurde erst nach 70 Jahren eine der gegebenen Eintragssitutation entsprechende Nitratkonzentration im Grundwasserzustrom zum Grabensystem erreicht (konservativer Transport). Die Ber{\"u}cksichtigung von reaktivem Stofftransport f{\"u}hrt zu einer deutlichen Reduktion der Nitratkonzentrationen. Die Modellergebnisse zeigen, dass der Grundwasserzustrom die beobachtete Nitratbelastung im Grabensystem nicht erkl{\"a}ren kann, da der Großteil des Nitrates durch Denitrifikation verloren geht. Andere Quellen, wie direkte Eintr{\"a}ge oder Dr{\"a}nagenzufl{\"u}sse m{\"u}ssen ebenfalls in Betracht gezogen werden. Die Prognosef{\"a}higkeit des Modells f{\"u}r das Untersuchungsgebiet wird durch die Datenunsicherheiten und die Sch{\"a}tzung der Modellparameter eingeschr{\"a}nkt. Dennoch ist der Modellansatz eine wertvolle Hilfe bei der Identifizierung von belastungsrelevanten Teilfl{\"a}chen (Stoffquellen und -senken) sowie bei der Modellierung der Auswirkungen von Managementmaßnahmen oder Landnutzungsver{\"a}nderungen auf Grundlage von Szenario-Simulationen. Der Modellansatz unterst{\"u}tzt auch die Interpretation von Beobachtungsdaten, da so die lokalen Informationen in einen r{\"a}umlichen und zeitlichen Zusammenhang gestellt werden k{\"o}nnen.}, language = {en} } @misc{Thiele2004, type = {Master Thesis}, author = {Thiele, Marc}, title = {Umwelt- und Naturschutzaspekte bei der Erschließung und Nutzung von Erdw{\"a}rme}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001310}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen der geothermischen Energieerzeugung aus umwelt- und naturschutzfachlicher Sicht zu untersuchen und zu bewerten. Auf der Grundlage einer umfassenden Literaturstudie, von Expertenbefragungen sowie der Besichtigung des Hydrothermalen Erdw{\"a}rmekraftwerkes in Neustadt-Glewe und der Erdw{\"a}rmesondenanlage auf dem Max-Planck-Campus in Golm wurden die f{\"u}r eine beh{\"o}rdliche Genehmigung der Erschließung und Nutzung von Erdw{\"a}rmevorkommen notwendigen gesetzlichen Regelungen systematisch aufgearbeitet und die mit den Techniken zur Erschließung bzw. den Anlagen zur Nutzung von Erdw{\"a}rme verbundenen umweltrelevanten Wirkfaktoren ausgewiesen und systematisch dargestellt. Darauf aufbauend wurden die potenziellen Wirkungen auf die Schutzg{\"u}ter des UVPG qualitativ erfasst und, soweit es in Anbetracht des derzeitigen Standes der Forschung m{\"o}glich war, quantifiziert. Die Wirkungen wurden schließlich hinsichtlich ihrer Bedeutung und Erheblichkeit im Rahmen von beh{\"o}rdlichen Genehmigungsentscheidungen bewertet und miteinander verglichen. Die Anforderungen an den Inhalt von Antragsunterlagen wurden dargestellt. Gutachter / Betreuer: Dr. Holger R{\"o}ßling ; Dipl.-Biol. Karl Scheurlen}, language = {de} } @phdthesis{Wagner2004, author = {Wagner, Anja}, title = {Konzeption und Aufbau eines Geoinformationssystems zur Modellierung und Simulation von Offenlandschaften}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001411}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Zwischen 1990 und 1994 wurden rund 1000 Liegenschaften, die in der ehemaligen DDR von der Sowjetarmee und der NVA f{\"u}r milit{\"a}rische {\"U}bungen genutzt wurden, an Bund und L{\"a}nder {\"u}bergeben. Die gr{\"o}ßten Truppen{\"u}bungspl{\"a}tze liegen in Brandenburg und sind heute teilweise in Großschutzgebiete integriert, andere Pl{\"a}tze werden von der Bundeswehr weiterhin aktiv genutzt. Aufgrund des milit{\"a}rischen Betriebs sind die B{\"o}den dieser Truppen{\"u}bungspl{\"a}tze oft durch Blindg{\"a}nger, Munitionsreste, Treibstoff- und Schmier{\"o}lreste bis hin zu chemischen Kampfstoffen belastet. Allerdings existieren auf fast allen Liegenschaften neben diesen durch Munition und milit{\"a}rische {\"U}bungen belasteten Bereichen auch naturschutzfachlich wertvolle Fl{\"a}chen; gerade in den Offenlandbereichen kann dies durchaus mit einer Belastung durch Kampfmittel einhergehen. Charakteristisch f{\"u}r diese offenen Fl{\"a}chen, zu denen u.a. Zwergstrauchheiden, Trockenrasen, w{\"u}sten{\"a}hnliche Sandfl{\"a}chen und andere n{\"a}hrstoffarme baumlose Lebensr{\"a}ume geh{\"o}ren, sind Großfl{\"a}chigkeit, Abgeschiedenheit sowie ihre besondere Nutzung und Bewirtschaftung, d.h. die Abwesenheit von land- und forstwirtschaftlichem Betrieb sowie von Siedlungsfl{\"a}chen. Diese Charakteristik war die Grundlage f{\"u}r die Entwicklung einer speziell angepassten Flora und Fauna. Nach Beendigung des Milit{\"a}rbetriebs setzte dann in weiten Teilen eine großfl{\"a}chige Sukzession \– die allm{\"a}hliche Ver{\"a}nderung der Zusammensetzung von Pflanzen- und Tiergesellschaften \– ein, die diese offenen Bereiche teilweise bereits in Wald verwandelte und somit verschwinden ließ. Dies wiederum f{\"u}hrte zum Verlust der an diese Offenlandfl{\"a}chen gebundenen Tier- und Pflanzenarten. Zur Erhaltung, Gestaltung und Entwicklung dieser offenen Fl{\"a}chen wurden daher von einer interdisziplin{\"a}ren Gruppe von Naturwissenschaftlern verschiedene Methoden und Konzepte auf ihre jeweilige Wirksamkeit untersucht. So konnten schließlich die f{\"u}r die jeweiligen Standortbedingungen geeigneten Maßnahmen eingeleitet werden. Voraussetzung f{\"u}r die Einleitung der Maßnahmen sind zum einen Kenntnisse zu diesen jeweiligen Standortbedingungen, d.h. zum Ist-Zustand, sowie zur Entwicklung der Fl{\"a}chen, d.h. zur Dynamik. So kann eine Absch{\"a}tzung {\"u}ber die zuk{\"u}nftige Fl{\"a}chenentwicklung getroffen werden, damit ein effizienter Maßnahmeneinsatz stattfinden kann. Geoinformationssysteme (GIS) spielen dabei eine entscheidende Rolle zur digitalen Dokumentation der Biotop- und Nutzungstypen, da sie die M{\"o}glichkeit bieten, raum- und zeitbezogene Geometrie- und Sachdaten in großen Mengen zu verarbeiten. Daher wurde ein fachspezifisches GIS f{\"u}r Truppen{\"u}bungspl{\"a}tze entwickelt und implementiert. Die Aufgaben umfassten die Konzeption der Datenbank und des Objektmodells sowie fachspezifischer Modellierungs-, Analyse- und Pr{\"a}sentationsfunktionen. F{\"u}r die Integration von Fachdaten in die GIS-Datenbank wurde zudem ein Metadatenkatalog entwickelt, der in Form eines zus{\"a}tzlichen GIS-Tools verf{\"u}gbar ist. Die Basisdaten f{\"u}r das GIS wurden aus Fernerkundungsdaten, topographischen Karten sowie Gel{\"a}ndekartierungen gewonnen. Als Instrument f{\"u}r die Absch{\"a}tzung der zuk{\"u}nftigen Entwicklung wurde das Simulationstool AST4D entwickelt, in dem sowohl die Nutzung der (Raster-)Daten des GIS als Ausgangsdaten f{\"u}r die Simulationen als auch die Nutzung der Simulationsergebnisse im GIS m{\"o}glich ist. Zudem k{\"o}nnen die Daten in AST4D raumbezogen visualisiert werden. Das mathematische Konstrukt f{\"u}r das Tool war ein so genannter Zellul{\"a}rer Automat, mit dem die Fl{\"a}chenentwicklung unter verschiedenen Voraussetzungen simuliert werden kann. So war die Bildung verschiedener Szenarien m{\"o}glich, d.h. die Simulation der Fl{\"a}chenentwicklung mit verschiedenen (bekannten) Eingangsparametern und den daraus resultierenden unterschiedlichen (unbekannten) Endzust{\"a}nden. Vor der Durchf{\"u}hrung einer der drei in AST4D m{\"o}glichen Simulationsstufen k{\"o}nnen angepasst an das jeweilige Untersuchungsgebiet benutzerspezifische Festlegungen getroffen werden.}, language = {de} } @phdthesis{Klisch2003, author = {Klisch, Anja}, title = {Ableitung von Blattfl{\"a}chenindex und Bedeckungsgrad aus Fernerkundungsdaten f{\"u}r das Erosionsmodell EROSION 3D}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001455}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2003}, abstract = {In den letzten Jahren wurden relativ komplexe Erosionsmodelle entwickelt, deren Teilprozesse immer mehr auf physikalisch begr{\"u}ndeten Ans{\"a}tzen beruhen. Damit verbunden ist eine h{\"o}here Anzahl aktueller Eingangsparameter, deren Bestimmung im Feld arbeits- und kostenaufwendig ist. Zudem werden die Parameter punktuell, also an bestimmten Stellen und nicht fl{\"a}chenhaft wie bei der Fernerkundung, erfasst. Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, wie Satellitendaten als relativ kosteng{\"u}nstige Erg{\"a}nzung oder Alternative zur konventionellen Parametererhebung genutzt werden k{\"o}nnen. Dazu werden beispielhaft der Blattfl{\"a}chenindex (LAI) und der Bedeckungsgrad f{\"u}r das physikalisch begr{\"u}ndete Erosionsmodell EROSION 3D abgeleitet. Im Mittelpunkt des Interesses steht dabei das Aufzeigen von existierenden Methoden, die die Basis f{\"u}r eine operationelle Bereitstellung solcher Gr{\"o}ßen nicht nur f{\"u}r Erosions- sondern allgemein f{\"u}r Prozessmodelle darstellen. Als Untersuchungsgebiet dient das prim{\"a}r landwirtschaftlich genutzte Einzugsgebiet des Mehltheuer Baches, das sich im S{\"a}chsischen L{\"o}ßgefilde befindet und f{\"u}r das Simulationsrechnungen mit konventionell erhobenen Eingangsparametern f{\"u}r 29 Niederschlagsereignisse im Jahr 1999 vorliegen [MICHAEL et al. 2000]. Die Fernerkundungsdatengrundlage bilden Landsat-5-TM-Daten vom 13.03.1999, 30.04.1999 und 19.07.1999. Da die Vegetationsparameter f{\"u}r alle Niederschlagsereignisse vorliegen sollen, werden sie basierend auf der Entwicklung des LAI zeitlich interpoliert. Dazu erfolgt zun{\"a}chst die Ableitung des LAI f{\"u}r alle vorhandenen Fruchtarten nach den semi-empirischen Modellen von CLEVERS [1986] und BARET \& GUYOT [1991] mit aus der Literatur entnommenen Koeffizienten. Des Weiteren wird eine Methode untersucht, nach der die Koeffizienten f{\"u}r das Clevers-Modell aus den TM-Daten und einem vereinfachten Wachstumsmodell bestimmt werden. Der Bedeckungsgrad wird nach ROSS [1981] aus dem LAI ermittelt. Die zeitliche Interpolation des LAI wird durch die schlagbezogene Anpassung eines vereinfachten Wachstumsmodells umgesetzt, das dem hydrologischen Modell SWIM [KRYSANOVA et al. 1999] entstammt und in das durchschnittliche Tagestemperaturen eingehen. Mit den genannten Methoden bleiben abgestorbene Pflanzenteile unber{\"u}cksichtigt. Im Vergleich zur konventionellen terrestrischen Parametererhebung erm{\"o}glichen sie eine differenziertere Abbildung r{\"a}umlicher Variabilit{\"a}ten und des zeitlichen Verlaufes der Vegetationsparameter. Die Simulationsrechnungen werden sowohl mit den direkten Bedeckungsgraden aus den TM-Daten (pixelbezogen) als auch mit den zeitlich interpolierten Bedeckungsgraden f{\"u}r alle Ereignisse (schlagbezogen) durchgef{\"u}hrt. Bei beiden Vorgehensweisen wird im Vergleich zur bisherigen Absch{\"a}tzung eine Verbesserung der r{\"a}umlichen Verteilung der Parameter und somit eine r{\"a}umliche Umverteilung von Erosions- und Depositionsfl{\"a}chen erreicht. F{\"u}r die im Untersuchungsgebiet vorliegende r{\"a}umliche Heterogenit{\"a}t (z. B. Schlaggr{\"o}ße) bieten Landsat-TM-Daten eine ausreichend genaue r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung. Damit wird nachgewiesen, dass die satellitengest{\"u}tzte Fernerkundung im Rahmen dieser Untersuchungen sinnvoll einsetzbar ist. F{\"u}r eine operationelle Bereitstellung der Parameter mit einem vertretbaren Aufwand ist es erforderlich, die Methoden weiter zu validieren und m{\"o}glichst weitestgehend zu automatisieren.}, language = {de} } @phdthesis{Thonicke2003, author = {Thonicke, Kirsten}, title = {Fire disturbance and vegetation dynamics : analysis and models}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000713}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2003}, abstract = {Untersuchungen zur Rolle nat{\"u}rlicher St{\"o}rungen in der Vegetation bzw. in {\"O}kosystemen zeigen, dass nat{\"u}rliche St{\"o}rungen ein essentielles und intrinsisches Element in {\"O}kosystemen darstellen, substanziell zur Vitalit{\"a}t und strukturellen Diversit{\"a}t der {\"O}kosysteme beitragen und Stoffkreisl{\"a}ufe sowohl auf dem lokalen als auch auf dem globalen Niveau beeinflussen. Feuer als Grasland-, Busch- oder Waldbrand ist ein besonderes St{\"o}rungsagens, da es sowohl durch biotische als auch abiotische Umweltfaktoren verursacht wird. Es beeinflusst biogeochemische Kreisl{\"a}ufe und spielt f{\"u}r die chemische Zusammensetzung der Atmosph{\"a}re durch Freisetzung klimarelevanter Spurengase und Aerosole aus der Verbrennung von Biomasse eine bedeutende Rolle. Dies wird auch durch die Emission von ca. 3.9 Gt Kohlenstoff pro Jahr unterstrichen, was einen großen Anteil am globalen Gesamtaufkommen ausmacht. Ein kombiniertes Modell, das die Effekte und R{\"u}ckkopplungen zwischen Feuer und Vegetation beschreibt, wurde erforderlich, als {\"A}nderungen in den Feuerregimes als Folge von {\"A}nderungen in der Landnutzung und dem Landmanagement festgestellt wurden. Diese Notwendigkeit wurde noch durch die Erkenntnis unterstrichen, daß die Menge verbrennender Biomasse als ein bedeutender Kohlenstoffluß sowohl die chemische Zusammensetzung der Atmosph{\"a}re und das Klima, aber auch die Vegetationsdynamik selbst beeinflusst. Die bereits existierenden Modellans{\"a}tze reichen hier jedoch nicht aus, um entsprechende Untersuchungen durchzuf{\"u}hren. Als eine Schlussfolgerung daraus wurde eine optimale Menge von Faktoren gefunden, die das Auftreten und die Ausbreitung des Feuers, sowie deren {\"o}kosystemare Effekte ausreichend beschreiben. Ein solches Modell sollte die Merkmale beobachteter Feuerregime simulieren k{\"o}nnen und Analysen der Interaktionen zwischen Feuer und Vegetationsdynamik unterst{\"u}tzen, um auch Ursachen f{\"u}r bestimmte {\"A}nderungen in den Feuerregimes herausfinden zu k{\"o}nnen. Insbesondere die dynamischen Verkn{\"u}pfungen zwischen Vegetation, Klima und Feuerprozessen sind von Bedeutung, um dynamische R{\"u}ckkopplungen und Effekte einzelner, ver{\"a}nderter Umweltfaktoren zu analysieren. Dadurch ergab sich die Notwendigkeit, neue Feuermodelle zu entwickeln, die die genannten Untersuchungen erlauben und das Verst{\"a}ndnis der Rolle des Feuer in der globalen {\"O}kologie verbessern. Als Schlussfolgerung der Dissertation wird festgestellt, dass Feuchtebedingungen, ihre Andauer {\"u}ber die Zeit (L{\"a}nge der Feuersaison) und die Streumenge die wichtigsten Komponenten darstellen, die die Verteilung der Feuerregime global beschreiben. Werden Zeitreihen einzelner Regionen simuliert, sollten besondere Entz{\"u}ndungsquellen, brandkritische Klimabedingungen und die Bestandesstruktur als zus{\"a}tzliche Determinanten ber{\"u}cksichtigt werden. Die Bestandesstruktur ver{\"a}ndert das Niveau des Auftretens und der Ausbreitung von Feuer, beeinflusst jedoch weniger dessen interannuelle Variabilit{\"a}t. Das es wichtig ist, die vollst{\"a}ndige Wirkungskette wichtiger Feuerprozesse und deren Verkn{\"u}pfungen mit der Vegetationsdynamik zu ber{\"u}cksichtigen, wird besonders unter Klima{\"a}nderungsbedingungen deutlich. Eine l{\"a}nger werdende, vom Klima abh{\"a}ngige Feuersaison bedeutet nicht automatisch eine im gleichen Maße anwachsende Menge verbrannter Biomasse. Sie kann durch {\"A}nderungen in der Produktivit{\"a}t der Vegetation gepuffert oder beschleunigt werden. Sowohl durch {\"A}nderungen der Bestandesstruktur als auch durch eine erh{\"o}hte Produktivit{\"a}t der Vegetation k{\"o}nnen {\"A}nderungen der Feuereigenschaften noch weiter intensiviert werden und zu noch h{\"o}heren, feuerbezogenen Emissionen f{\"u}hren.}, language = {en} } @phdthesis{Guentner2002, author = {G{\"u}ntner, Andreas}, title = {Large-scale hydrological modelling in the semi-arid north-east of Brazil}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000511}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2002}, abstract = {Semi-arid areas are, due to their climatic setting, characterized by small water resources. An increasing water demand as a consequence of population growth and economic development as well as a decreasing water availability in the course of possible climate change may aggravate water scarcity in future, which often exists already for present-day conditions in these areas. Understanding the mechanisms and feedbacks of complex natural and human systems, together with the quantitative assessment of future changes in volume, timing and quality of water resources are a prerequisite for the development of sustainable measures of water management to enhance the adaptive capacity of these regions. For this task, dynamic integrated models, containing a hydrological model as one component, are indispensable tools. The main objective of this study is to develop a hydrological model for the quantification of water availability in view of environmental change over a large geographic domain of semi-arid environments. The study area is the Federal State of Cear{\´a} (150 000 km2) in the semi-arid north-east of Brazil. Mean annual precipitation in this area is 850 mm, falling in a rainy season with duration of about five months. Being mainly characterized by crystalline bedrock and shallow soils, surface water provides the largest part of the water supply. The area has recurrently been affected by droughts which caused serious economic losses and social impacts like migration from the rural regions. The hydrological model Wasa (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments) developed in this study is a deterministic, spatially distributed model being composed of conceptual, process-based approaches. Water availability (river discharge, storage volumes in reservoirs, soil moisture) is determined with daily resolution. Sub-basins, grid cells or administrative units (municipalities) can be chosen as spatial target units. The administrative units enable the coupling of Wasa in the framework of an integrated model which contains modules that do not work on the basis of natural spatial units. The target units mentioned above are disaggregated in Wasa into smaller modelling units within a new multi-scale, hierarchical approach. The landscape units defined in this scheme capture in particular the effect of structured variability of terrain, soil and vegetation characteristics along toposequences on soil moisture and runoff generation. Lateral hydrological processes at the hillslope scale, as reinfiltration of surface runoff, being of particular importance in semi-arid environments, can thus be represented also within the large-scale model in a simplified form. Depending on the resolution of available data, small-scale variability is not represented explicitly with geographic reference in Wasa, but by the distribution of sub-scale units and by statistical transition frequencies for lateral fluxes between these units. Further model components of Wasa which respect specific features of semi-arid hydrology are: (1) A two-layer model for evapotranspiration comprises energy transfer at the soil surface (including soil evaporation), which is of importance in view of the mainly sparse vegetation cover. Additionally, vegetation parameters are differentiated in space and time in dependence on the occurrence of the rainy season. (2) The infiltration module represents in particular infiltration-excess surface runoff as the dominant runoff component. (3) For the aggregate description of the water balance of reservoirs that cannot be represented explicitly in the model, a storage approach respecting different reservoirs size classes and their interaction via the river network is applied. (4) A model for the quantification of water withdrawal by water use in different sectors is coupled to Wasa. (5) A cascade model for the temporal disaggregation of precipitation time series, adapted to the specific characteristics of tropical convective rainfall, is applied for the generating rainfall time series of higher temporal resolution. All model parameters of Wasa can be derived from physiographic information of the study area. Thus, model calibration is primarily not required. Model applications of Wasa for historical time series generally results in a good model performance when comparing the simulation results of river discharge and reservoir storage volumes with observed data for river basins of various sizes. The mean water balance as well as the high interannual and intra-annual variability is reasonably represented by the model. Limitations of the modelling concept are most markedly seen for sub-basins with a runoff component from deep groundwater bodies of which the dynamics cannot be satisfactorily represented without calibration. Further results of model applications are: (1) Lateral processes of redistribution of runoff and soil moisture at the hillslope scale, in particular reinfiltration of surface runoff, lead to markedly smaller discharge volumes at the basin scale than the simple sum of runoff of the individual sub-areas. Thus, these processes are to be captured also in large-scale models. The different relevance of these processes for different conditions is demonstrated by a larger percentage decrease of discharge volumes in dry as compared to wet years. (2) Precipitation characteristics have a major impact on the hydrological response of semi-arid environments. In particular, underestimated rainfall intensities in the rainfall input due to the rough temporal resolution of the model and due to interpolation effects and, consequently, underestimated runoff volumes have to be compensated in the model. A scaling factor in the infiltration module or the use of disaggregated hourly rainfall data show good results in this respect. The simulation results of Wasa are characterized by large uncertainties. These are, on the one hand, due to uncertainties of the model structure to adequately represent the relevant hydrological processes. On the other hand, they are due to uncertainties of input data and parameters particularly in view of the low data availability. Of major importance is: (1) The uncertainty of rainfall data with regard to their spatial and temporal pattern has, due to the strong non-linear hydrological response, a large impact on the simulation results. (2) The uncertainty of soil parameters is in general of larger importance on model uncertainty than uncertainty of vegetation or topographic parameters. (3) The effect of uncertainty of individual model components or parameters is usually different for years with rainfall volumes being above or below the average, because individual hydrological processes are of different relevance in both cases. Thus, the uncertainty of individual model components or parameters is of different importance for the uncertainty of scenario simulations with increasing or decreasing precipitation trends. (4) The most important factor of uncertainty for scenarios of water availability in the study area is the uncertainty in the results of global climate models on which the regional climate scenarios are based. Both a marked increase or a decrease in precipitation can be assumed for the given data. Results of model simulations for climate scenarios until the year 2050 show that a possible future change in precipitation volumes causes a larger percentage change in runoff volumes by a factor of two to three. In the case of a decreasing precipitation trend, the efficiency of new reservoirs for securing water availability tends to decrease in the study area because of the interaction of the large number of reservoirs in retaining the overall decreasing runoff volumes.}, subject = {Cear{\´a} / Semiarides Gebiet / Wasserreserve / Hydrologie / Mathematisches Modell}, language = {en} } @phdthesis{Fritsch2002, author = {Fritsch, Uta}, title = {Entwicklung von Landnutzungsszenarien f{\"u}r landschafts{\"o}kologische Fragestellungen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000431}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2002}, abstract = {Die Landschaften Mitteleuropas sind das Resultat einer langwierigen Geschichte menschlicher Landnutzung mit ihren unterschiedlichen, z.T. konkurrierenden Nutzungsanspr{\"u}chen. Durch eine {\"u}berwiegend intensive Beanspruchung haben die direkten und indirekten Auswirkungen der Landnutzung in vielen F{\"a}llen zu Umweltproblemen gef{\"u}hrt. Die Disziplin der Landschafts{\"o}kologie hat es sich zur Aufgabe gemacht, Konzepte f{\"u}r eine nachhaltige Nutzung der Landschaft zu entwickeln. Eine wichtige Fragestellung stellt dabei die Absch{\"a}tzung der m{\"o}glichen Folgen von Landnutzungs{\"a}nderungen dar. F{\"u}r die Analyse der relevanten Prozesse in der Landschaft werden h{\"a}ufig mathematische Modelle eingesetzt, welche es erlauben die Landschaft unter aktuellen Verh{\"a}ltnissen oder hinsichtlich ver{\"a}nderter Rahmenbedingungen zu untersuchen. Die hypothetische {\"A}nderung der Landnutzung, die als Landnutzungsszenario bezeichnet wird, verk{\"o}rpert eine wesentliche Modifikation der Rahmenbedingungen, weil Landnutzung maßgeblich Einfluss auf die nat{\"u}rlichen Prozesse der Landschaft nimmt. W{\"a}hrend die Antriebskr{\"a}fte einer solchen {\"A}nderung {\"u}berwiegend von sozio-{\"o}konomischen und politischen Entscheidungen gesteuert werden, orientiert sich die exakte Verortung der Landnutzungs{\"a}nderungen an den naturr{\"a}umlichen Bedingungen und folgt z.T. erkennbaren Regeln. Anhand dieser Vorgaben ist es m{\"o}glich, r{\"a}umlich explizite Landnutzungsszenarien zu entwickeln, die als Eingangsdaten f{\"u}r die Modellierung verschiedener landschafts{\"o}kologischer Fragestellungen wie z.B. f{\"u}r die Untersuchung des Einflusses der Landnutzung auf den Wasserhaushalt, die Erosionsgefahr oder die Habitatqualit{\"a}t dienen k{\"o}nnen. Im Rahmen dieser Dissertation wurde das rasterbasierte deterministische Allokationsmodell luck (Land Use Change Scenario Kit) f{\"u}r die explizite Verortung der Landnutzungs{\"a}nderungen entwickelt. Es basiert auf den in der Landschafts{\"o}kologie {\"u}blichen r{\"a}umlichen Daten wie Landnutzung, Boden sowie Topographie und richtet sich bei der Szenarienableitung nach den Leitbildern der Landschaftsplanung. Das Modell fußt auf der Hypothese, dass das Landnutzungsmuster als Funktion seiner landschafts{\"o}kologischen Faktoren beschrieben werden kann. Das Ver{\"a}nderungspotenzial einer Landnutzungseinheit resultiert im Modell aus einer Kombination der Bewertung der relativen Eignung des Standortes f{\"u}r die jeweilige Landnutzung und der Ber{\"u}cksichtigung von Standorteigenschaften der umliegenden Nachbarn. Die Durchf{\"u}hrung der Landnutzungs{\"a}nderung im Modell ist iterativ angelegt, um den graduellen Prozess des Landschaftswandels nachvollziehen zu k{\"o}nnen. Als Fallbeispiel f{\"u}r die Anwendung solcher r{\"a}umlich expliziten Landnutzungsszenarien dient die Fragestellung, inwieweit Landnutzungs{\"a}nderungen die Hochwasserentstehung beeinflussen. Um den Einfluss auf die Hochwasserentstehung f{\"u}r jede der Landnutzungskategorien \– bebaute, landwirtschaftlich genutzte und naturnahe Fl{\"a}chen \– absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen, wird im Landnutzungsmodell luck exemplarisch f{\"u}r jede Kategorie ein Teilmodell f{\"u}r die Ver{\"a}nderung von Landnutzung angeboten: 1) Ausdehnung der Siedlungsfl{\"a}che: Dieses Teilmodell fußt auf der Annahme, dass sich Siedlungen nur in direkter Nachbarschaft bereits bestehender Bebauung und bevorzugt entlang von Entwicklungsachsen ausbreiten. Steile Hangneigungen stellen f{\"u}r potenzielle Standorte ein Hemmnis bei der Ausbreitung dar. 2) Stilllegung von Grenzertragsackerfl{\"a}chen: Gem{\"a}ß der Hypothese, dass sich die Stilllegung von Ackerfl{\"a}chen an der potenziellen Ertragsleistung der Standorte orientiert, werden in diesem Teilmodell alle Ackerstandorte dahingehend bewertet und die Fl{\"a}chen mit der geringsten Leistungsf{\"a}higkeit stillgelegt. Bei homogenen Gebietseigenschaften werden die Stilllegungsfl{\"a}chen zuf{\"a}llig auf die Ackerfl{\"a}che verteilt. 3) Etablierung von Schutzgebieten in Ufer- und Auenbereichen: Ausgehend von der These, dass sich entlang von Fl{\"u}ssen sensible Fl{\"a}chen befinden, deren Schutz positive Folgen f{\"u}r das Leistungsverm{\"o}gen der Landschaft haben kann, werden in diesem Teilmodell sch{\"u}tzenswerte Ufer- und Auenbereiche auf derzeit landwirtschaftlich genutzten Fl{\"a}chen ausgewiesen. Die Gr{\"o}ße der Schutzgebietsfl{\"a}che orientiert sich an der Morphologie der umgebenden Landschaft. Die drei Teilmodelle wurden hinsichtlich der implizierten Hypothesen mit vielen unterschiedlichen Ans{\"a}tzen validiert. Das Resultat dieser intensiven Analyse zeigt f{\"u}r jedes Teilmodell eine zufriedenstellende Tauglichkeit. Die Modellierung der Landnutzungs{\"a}nderungen wurden in drei mesoskaligen Flusseinzugsgebieten mit einer Fl{\"a}che zwischen 100 und 500 km\&\#178; durchgef{\"u}hrt, die sich markant in ihrer Landnutzung unterscheiden. Besonderer Wert wurde bei der Gebietsauswahl darauf gelegt, dass eines der Gebiete intensiv landwirtschaftlich genutzt wird, eines dicht besiedelt und eines vorwiegend bewaldet ist. Im Hinblick auf ihre Relevanz f{\"u}r die vorliegende Fragestellung wurden aus bestehenden Landnutzungstrends die Szenarien f{\"u}r (1) die prognostizierte Siedlungsfl{\"a}che f{\"u}r das Jahr 2010, (2) die m{\"o}glichen Konsequenzen des EU-weiten Beschlusses der Agenda 2000 und (3) die Novelle des Bundesnaturschutzgesetzes aus dem Jahr 2001 abgeleitet. Jedes Szenario wurde mit Hilfe des Modells auf die drei Untersuchungsgebiete angewendet. Dabei wurden f{\"u}r die Siedlungsausdehnung in allen drei Gebieten realistische Landnutzungsmuster generiert. Einschr{\"a}nkungen ergeben sich bei der Suche nach Grenzertragsstilllegungsfl{\"a}chen. Hier hat unter homogenen Gebietseigenschaften die zuf{\"a}llige Verteilung von Fl{\"a}chen f{\"u}r die Stilllegung zu einem unrealistischen Ergebnis gef{\"u}hrt. Die G{\"u}te der Schutzgebietsausweisung ist maßgeblich an die aktuelle Landnutzung der Aue und die Morphologie des Gel{\"a}ndes gebunden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Fl{\"a}chen in den Ufer- und Auenbereichen mehrheitlich unter derzeitiger Ackernutzung stehen und der Flusslauf sich in das Relief eingetieft hat. Exemplarisch werden f{\"u}r jeden Landnutzungstrend die hydrologischen Auswirkungen anhand eines historischen Hochwassers beschrieben, aus denen jedoch keine pauschale Aussage zum Einfluss der Landnutzung abgeleitet werden kann. Die Studie demonstriert die Bedeutung des Landnutzungsmusters f{\"u}r die nat{\"u}rlichen Prozesse in der Landschaft und unterstreicht die Notwendigkeit einer r{\"a}umlich expliziten Modellierung f{\"u}r landschafts{\"o}kologische Fragestellungen in der Mesoskala.}, subject = {Landnutzung}, language = {de} } @phdthesis{Schaber2002, author = {Schaber, J{\"o}rg}, title = {Phenology in Germany in the 20th century : methods, analyses and models}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000532}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2002}, abstract = {Die L{\"a}nge der Vegetationsperiode (VP) spielt eine zentrale Rolle f{\"u}r die interannuelle Variation der Kohlenstoffspeicherung terrestrischer {\"O}kosysteme. Die Analyse von Beobachtungsdaten hat gezeigt, dass sich die VP in den letzten Jahrzehnten in den n{\"o}rdlichen Breiten verl{\"a}ngert hat. Dieses Ph{\"a}nomen wurde oft im Zusammenhang mit der globalen Erw{\"a}rmung diskutiert, da die Ph{\"a}nologie von der Temperatur beeinflusst wird. Die Analyse der Pflanzenph{\"a}nologie in S{\"u}ddeutschland im 20. Jahrhundert zeigte: - Die starke Verfr{\"u}hung der Fr{\"u}hjahrsphasen in dem Jahrzehnt vor 1999 war kein singul{\"a}res Ereignis im 20. Jahrhundert. Schon in fr{\"u}heren Dekaden gab es {\"a}hnliche Trends. Es konnten Perioden mit unterschiedlichem Trendverhalten identifiziert werden. - Es gab deutliche Unterschiede in den Trends von fr{\"u}hen und sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen. Die fr{\"u}hen Fr{\"u}hjahrsphasen haben sich stetig verfr{\"u}ht, mit deutlicher Verfr{\"u}hung zwischen 1931 und 1948, moderater Verfr{\"u}hung zwischen 1948 und 1984 und starker Verfr{\"u}hung zwischen 1984 und 1999. Die sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen hingegen, wechselten ihr Trendverhalten in diesen Perioden von einer Verfr{\"u}hung zu einer deutlichen Versp{\"a}tung wieder zu einer starken Verfr{\"u}hung. Dieser Unterschied in der Trendentwicklung zwischen fr{\"u}hen und sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen konnte auch f{\"u}r ganz Deutschland in den Perioden 1951 bis 1984 und 1984 bis 1999 beobachtet werden. Der bestimmende Einfluss der Temperatur auf die Fr{\"u}hjahrsphasen und ihr modifizierender Einfluss auf die Herbstphasen konnte best{\"a}tigt werden. Es zeigt sich jedoch, dass - die Ph{\"a}nologie bestimmende Funktionen der Temperatur nicht mit einem globalen j{\"a}hrlichen CO2 Signal korreliert waren, welches als Index f{\"u}r die globale Erw{\"a}rmung verwendet wurde - ein Index f{\"u}r grossr{\"a}umige regionale Zirkulationsmuster (NAO-Index) nur zu einem kleinen Teil die beobachtete ph{\"a}nologischen Variabilit{\"a}t erkl{\"a}ren konnte. Das beobachtete unterschiedliche Trendverhalten zwischen fr{\"u}hen und sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen konnte auf die unterschiedliche Entwicklung von M{\"a}rz- und Apriltemperaturen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. W{\"a}hrend sich die M{\"a}rztemperaturen im Laufe des 20. Jahrhunderts mit einer zunehmenden Variabilit{\"a}t in den letzten 50 Jahren stetig erh{\"o}ht haben, haben sich die Apriltemperaturen zwischen dem Ende der 1940er und Mitte der 1980er merklich abgek{\"u}hlt und dann wieder deutlich erw{\"a}rmt. Es wurde geschlussfolgert, dass die Verfr{\"u}hungen in der Fr{\"u}hjahrsph{\"a}nologie in den letzten Dekaden Teile multi-dekadischer Fluktuationen sind, welche sich nach Spezies und relevanter saisonaler Temperatur unterscheiden. Aufgrund dieser Fluktuationen konnte kein Zusammenhang mit einem globalen Erw{\"a}rmungsignal gefunden werden. Im Durchschnitt haben sich alle betrachteten Fr{\"u}hjahrsphasen zwischen 1951 und 1999 in Naturr{\"a}umen in Deutschland zwischen 5 und 20 Tagen verfr{\"u}ht. Ein starker Unterschied in der Verfr{\"u}hung zwischen fr{\"u}hen und sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen liegt an deren erw{\"a}hntem unterschiedlichen Verhalten. Die Blattverf{\"a}rbung hat sich zwischen 1951 und 1999 f{\"u}r alle Spezies versp{\"a}tet, aber nach 1984 im Durchschnitt verfr{\"u}ht. Die VP hat sich in Deutschland zwischen 1951 und 1999 um ca. 10 Tage verl{\"a}ngert. Es ist haupts{\"a}chlich die {\"A}nderung in den Fr{\"u}hjahrphasen, die zu einer {\"A}nderung in der potentiell absorbierten Strahlung (PAS) f{\"u}hrt. Dar{\"u}ber hinaus sind es die sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen, die pro Tag Verfr{\"u}hung st{\"a}rker profitieren, da die zus{\"a}tzlichen Tage l{\"a}nger undw{\"a}rmer sind als dies f{\"u}r die fr{\"u}hen Phasen der Fall ist. Um die relative {\"A}nderung in PAS im Vergleich der Spezies abzusch{\"a}tzen, m{\"u}ssen allerdings auch die Ver{\"a}nderungen in den Herbstphasen ber{\"u}cksichtigt werden. Der deutliche Unterschied zwischen fr{\"u}hen und sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen konnte durch die Anwendung einer neuen Methode zur Konstruktion von Zeitreihen herausgearbeitet werden. Der neue methodische Ansatz erlaubte die Ableitung verl{\"a}sslicher 100-j{\"a}hriger Zeitreihen und die Konstruktion von lokalen kombinierten Zeitreihen, welche die Datenverf{\"u}gbarkeit f{\"u}r die Modellentwicklung erh{\"o}hten. Ausser analysierten Protokollierungsfehlern wurden mikroklimatische, genetische und Beobachtereinfl{\"u}sse als Quellen von Unsicherheit in ph{\"a}nologischen Daten identifiziert. Ph{\"a}nologischen Beobachtungen eines Ortes k{\"o}nnen sch{\"a}tzungsweise 24 Tage um das parametrische Mittel schwanken.Dies unterst{\"u}tzt die 30-Tage Regel f{\"u}r die Detektion von Ausreissern. Neue Ph{\"a}nologiemodelle, die den Blattaustrieb aus t{\"a}glichen Temperaturreihen simulieren, wurden entwickelt. Diese Modelle basieren auf einfachen Interaktionen zwischen aktivierenden und hemmenden Substanzen, welche die Entwicklungsstadien einer Pflanze bestimmen. Im Allgemeinen konnten die neuen Modelle die Beobachtungsdaten besser simulieren als die klassischen Modelle. Weitere Hauptresultate waren: - Der Bias der klassischen Modelle, d.h. {\"U}bersch{\"a}tzung von fr{\"u}hen und Untersch{\"a}tzung von sp{\"a}ten Beobachtungen, konnte reduziert, aber nicht vollst{\"a}ndig eliminiert werden. - Die besten Modellvarianten f{\"u}r verschiedene Spezies wiesen darauf hin, dass f{\"u}r die sp{\"a}ten Fr{\"u}hjahrsphasen die Tagesl{\"a}nge eine wichtigere Rolle spielt als f{\"u}r die fr{\"u}hen Phasen. - Die Vernalisation spielte gegen{\"u}ber den Temperaturen kurz vor dem Blattaustrieb nur eine untergeordnete Rolle.}, language = {en} } @phdthesis{MeyerAurich1999, author = {Meyer-Aurich, Andreas}, title = {Entwicklung von umwelt- und naturschutzgerechten Verfahren der landwirtschaftlichen Landnutzung f{\"u}r das Biosph{\"a}renreservat Schorfheide-Chorin}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000016}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {1999}, abstract = {Mit der vorliegenden Arbeit werden exemplarisch Chancen und Grenzen der Integration von Umwelt- und Naturschutz in Verfahren der ackerbaulichen Landnutzung aufgezeigt. Die Umsetzung von Zielen des Umwelt- und Naturschutzes in Verfahren der Landnutzung ist mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. Diese liegen zum einen in der Konkretisierung der Ziele, um diese umsetzen zu k{\"o}nnen, zum anderen in vielfach unzul{\"a}nglichem Wissen {\"u}ber den Zusammenhang zwischen unterschiedlichen Formen der Landnutzung und insbesondere den biotischen Naturschutzzielen. Zun{\"a}chst wird die Problematik der Zielfestlegung und Konkretisierung er{\"o}rtert. Das Umweltqualit{\"a}tszielkonzept von F{\"u}rst et al. (1992) stellt einen Versuch dar, Ziele des Umwelt- und Naturschutzes zu konkretisieren. Dieses Konzept haben Heidt et al. (1997) auf einen Landschaftsausschnitt von ca. 6000 ha im Biosph{\"a}renreservat Schorfheide-Chorin im Nordosten Brandenburgs angewendet. Eine Auswahl der von Heidt et al. (1997) formulierten Umweltqualit{\"a}tsziele bildet die Basis dieser Arbeit. F{\"u}r die ausgew{\"a}hlten Umweltqualit{\"a}tsziele wurden wesentliche Einflussfaktoren der Landnutzung identifiziert und ein Bewertungssystem entwickelt, mit dem die Auswirkungen von landwirtschaftlichen Anbauverfahren auf diese Umweltqualit{\"a}tsziele abgebildet werden k{\"o}nnen. Die praktizierte Landnutzung von 20 Betrieben im Biosph{\"a}renreservat Schorfheide-Chorin wurde von 1994 bis 1997 hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Umweltqualit{\"a}tsziele analysiert. Die Analyse ergab ein sehr differenziertes Bild, das zum Teil Unterschiede in der Auswirkung auf die Umweltqualit{\"a}tsziele f{\"u}r den Anbau einzelner Kulturen oder f{\"u}r bestimmte Betriebstypen zeigte. Es zeigte sich aber auch, dass es bei der Gestaltung des Anbaus einzelner Kulturarten große Unterschiede gab, die f{\"u}r Umweltqualit{\"a}tsziele Bedeutung haben. Neben der Analyse der Landnutzung im Biosph{\"a}renreservat Schorfheide-Chorin wurde ein System entwickelt, mit dem die modellhafte Abbildung von Verfahren der Landnutzung m{\"o}glich ist. Die Modellverfahren wurden in eine umfangreiche Datenbank eingebunden. Sie wurden mit Hilfe eines Fuzzy- Regelsystems hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Umweltqualit{\"a}tsziele bewertet. Die systematisch bewerteten Verfahren wurden in ein Betriebsmodell integriert, womit eine weitergehende Analyse der Zielbeziehungen und die Berechnung von Szenarien mit unterschiedlichen Rahmenbedingungen erm{\"o}glicht wurde. Die Analyse der Beziehung verschiedener Ziele zueinander (Zieldivergenz, Zielkonvergenz) zeigte, dass sich mit der Verfolgung vieler Umweltqualit{\"a}tsziele auch positive Effekte f{\"u}r andere Umweltqualit{\"a}tsziele ergaben. Teilweise konnte allerdings auch eine Zieldivergenz festgestellt werden, die auf m{\"o}gliche Zielkonflikte hinweist. Bei der Analyse der Szenarienergebnisse zeigte sich, dass die vorgeschlagenen Ver{\"a}nderungen von Rahmenbedingungen vielfach eine Verschlechterung f{\"u}r verschiedene Umweltqualit{\"a}tsziele mit sich bringen. Eine Ursache daf{\"u}r liegt darin, dass bei der Definition der Szenarien die Bedeutung der Stilllegungen untersch{\"a}tzt wurde.}, language = {de} } @phdthesis{Niehoff2001, author = {Niehoff, Daniel}, title = {Modellierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung in der Mesoskala}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000148}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2001}, abstract = {Seit 1990 waren mehrere der großen Flussgebiete Mitteleuropas wiederholt von extremen Hochwassern betroffen. Da sowohl die Landoberfl{\"a}che als auch die Flusssysteme weiter Teile Mitteleuropas in der Vergangenheit weitreichenden Eingriffen ausgesetzt gewesen sind, wird bei der Suche nach den Ursachen f{\"u}r diese H{\"a}ufung von Extremereignissen auch die Frage nach der Verantwortung des Menschen hierf{\"u}r diskutiert. Gew{\"a}sserausbau, Fl{\"a}chenversiegelung, intensive landwirtschaftliche Bodenbearbeitung, Flurbereinigung und Waldsch{\"a}den sind nur einige Beispiele und Folgen der anthropogenen Eingriffe in die Landschaft. Aufgrund der Vielfalt der beteiligten Prozesse und deren Wechselwirkungen gibt es allerdings bislang nur Sch{\"a}tzungen dar{\"u}ber, wie sehr sich die Hochwassersituation hierdurch ver{\"a}ndert hat. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe eines hydrologischen Modells systematisch darzustellen, in welcher Weise, in welcher Gr{\"o}ßenordnung und unter welchen Umst{\"a}nden die Art der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung Einfluss nimmt. Dies wird anhand exemplarischer Modellanwendungen in der hydrologischen Mesoskala untersucht. Zu diesem Zweck wurde das deterministische und fl{\"a}chendifferenzierte hydrologische Modell wasim-eth ausgew{\"a}hlt, das sich durch eine ausgewogene Mischung aus physikalisch begr{\"u}ndeten und konzeptionellen Ans{\"a}tzen auszeichnet. Das Modell wurde im Rahmen dieser Arbeit um verschiedene Aspekte erweitert, die f{\"u}r die Charakterisierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung wichtig sind: (1) Bevorzugtes Fließen in Makroporen wird durch eine Zweiteilung des Bodens in Makroporen und Bodenmatrix dargestellt, die schnelle Infiltration und Perkolation jenseits der hydraulischen Leitf{\"a}higkeit der Bodenmatrix erm{\"o}glicht. (2) Verschl{\"a}mmung {\"a}ußert sich im Modell abh{\"a}ngig von Niederschlagsintensit{\"a}t und Vegetationsbedeckungsgrad als Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen an der Bodenoberfl{\"a}che. (3) Das heterogene Erscheinungsbild bebauter Fl{\"a}chen mit einer Mischung aus versiegelten Bereichen und Freifl{\"a}chen wird ber{\"u}cksichtigt, indem jede Teilfl{\"a}che je nach Versiegelungsgrad in einen unversiegelten Bereich und einen versiegelten Bereich mit Anschluss an die Kanalisation aufgeteilt wird. (4) Dezentraler R{\"u}ckhalt von Niederschlagswasser kann sowohl f{\"u}r nat{\"u}rliche Mulden als auch f{\"u}r gezielt angelegte Versickerungsmulden mit definierten Infiltrationsbedingungen simuliert werden. Das erweiterte Modell wird exemplarisch auf drei mesoskalige Teileinzugsgebiete des Rheins angewandt. Diese drei Gebiete mit einer Fl{\"a}che von zwischen 100 und 500 km² wurden im Hinblick darauf ausgew{\"a}hlt, dass jeweils eine der drei Hauptlandnutzungskategorien Bebauung, landwirtschaftliche Nutzung oder Wald dominiert. F{\"u}r die drei Untersuchungsgebiete sind r{\"a}umlich explizite Landnutzungs- und Landbedeckungsszenarien entworfen worden, deren Einfluss auf die Hochwasserentstehung mit Hilfe des erweiterten hydrologischen Modells simuliert wird. Im Einzelnen werden die Auswirkungen von Verst{\"a}dterung, Maßnahmen zur Niederschlagsversickerung in Siedlungsgebieten, Stilllegung agrarisch genutzter Fl{\"a}chen, ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bodenbearbeitung, Aufforstung sowie von Sturmsch{\"a}den in W{\"a}ldern untersucht. Diese Eingriffe beeinflussen die Interzeption von Niederschlag, dessen Infiltration, die oberfl{\"a}chennahen unterirdischen Fließprozesse sowie, zum Beispiel im Fall der Kanalisation, auch die Abflusskonzentration. Die hydrologischen Simulationen demonstrieren, dass die Versiegelung einer Fl{\"a}che den massivsten Eingriff in die nat{\"u}rlichen Verh{\"a}ltnisse darstellt und deshalb die st{\"a}rksten (negativen) Ver{\"a}nderungen der Hochwassersituation hervorbringt. Außerdem wird deutlich, dass eine bloße {\"A}nderung des Interzeptionsverm{\"o}gens zu keinen wesentlichen Ver{\"a}nderungen f{\"u}hrt, da die Speicherkapazit{\"a}t der Pflanzenoberfl{\"a}chen im Verh{\"a}ltnis zum Volumen hochwasserausl{\"o}sender Niederschl{\"a}ge eher klein ist. St{\"a}rkere Ver{\"a}nderungen ergeben sich hingegen aus einer {\"A}nderung der Infiltrationsbedingungen. Die Grenzen der entwickelten Methodik zeigen sich am deutlichsten bei der Simulation ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmethoden, deren mathematische Beschreibung und zahlenm{\"a}ßige Charakterisierung aufgrund der Komplexit{\"a}t der beteiligten Prozesse mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Die Modellierungsergebnisse belegen dar{\"u}ber hinaus, dass pauschale Aussagen zum Einfluss der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung aufgrund der entscheidenden Bedeutung der klimatischen und physiographischen Randbedingungen unzul{\"a}ssig sind. Zu den klimatischen Randbedingungen z{\"a}hlen sowohl Niederschlagsintensit{\"a}t und -dauer als auch die Feuchtebedingungen vor einem hochwasserausl{\"o}senden Niederschlag. Die physiographischen Randbedingungen sind von der geomorphologischen und geologischen Ausstattung des Gebiets vorgegeben. Weiterhin muss der r{\"a}umliche und zeitliche Maßstab, {\"u}ber den Aussagen getroffen werden, klar definiert sein, da sich mit steigender Einzugsgebietsgr{\"o}ße die relative Bedeutung sowohl der verschiedenen Niederschlagstypen als auch der physiographischen Eigenschaften verschiebt. Dies wird in der vorliegenden Arbeit im Gegensatz zu vielen anderen Untersuchungen konsequent ber{\"u}cksichtigt. In Abh{\"a}ngigkeit von Randbedingungen und r{\"a}umlichen Maßstab sind aufgrund der gewonnen Erkenntnisse folgende Aussagen zum Einfluss von Landnutzungs{\"a}nderungen auf die Hochwasserentstehung m{\"o}glich: (1) F{\"u}r intensive konvektive Niederschlagsereignisse mit tendenziell geringer Vorfeuchte ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als f{\"u}r langanhaltende advektive Niederschl{\"a}ge geringer Intensit{\"a}t, da im ersten Fall ver{\"a}nderte Infiltrationsbedingungen st{\"a}rker zum Tragen kommen als bei kleinen Niederschlagsintensit{\"a}ten. (2) In kleinen Einzugsgebieten, wo kleinr{\"a}umige Konvektivzellen zu Hochwassern f{\"u}hren k{\"o}nnen, ist der Einfluss der Landnutzung dementsprechend gr{\"o}ßer als in großen Flussgebieten wie dem Rheingebiet, wo vor allem langanhaltende advektive Ereignisse (unter Umst{\"a}nden verbunden mit Schneeschmelze) relevant sind. (3) In Gebieten mit guten Speichereigenschaften wie m{\"a}chtigen, gut durchl{\"a}ssigen B{\"o}den und gut durchl{\"a}ssigem Gesteinsuntergrund ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als in Gebieten mit geringm{\"a}chtigen B{\"o}den und geringdurchl{\"a}ssigem Festgestein. Dies ist darin begr{\"u}ndet, dass in Gebieten mit guten Speichereigenschaften bei einer Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen mehr Speicherraum f{\"u}r Niederschlag verloren geht als in anderen Gebieten.}, language = {de} }