TY - JOUR A1 - Schildgen, Taylor F. A1 - Yildirim, C. A1 - Cosentino, Domenico A1 - Strecker, Manfred T1 - Linking slab break-off, Hellenic trench retreat, and uplift of the Central and Eastern Anatolian plateaus JF - Earth science reviews : the international geological journal bridging the gap between research articles and textbooks KW - Anatolian plateau KW - Surface uplift KW - North Anatolian Fault KW - Slab break-off KW - Eratosthenes Seamount KW - Hellenic trench Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.11.006 SN - 0012-8252 SN - 1872-6828 VL - 128 SP - 147 EP - 168 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Rofes, Adria A1 - Bastiaanse, Roelien A1 - Martinez-Ferreiro, Silvia T1 - Conditional and future tense impairment in non-fluent aphasia JF - Aphasiology : an international, interdisciplinary journal N2 - Background: Morphological errors of tense and agreement are salient in agrammatic aphasia. The PADILIH predicts impairments in discourse linking that translate to greater difficulties in referring to a past event time than to a future or a present event time. In Catalan, the Periphrastic conditional tense (e.g., if the man had had time, he would have...) refers to the past and the Simple conditional tense refers to the future (e.g., if the man had time, he would...). These two tenses refer to an event that may happen (irrealis).Aims: We fill in the gap of the conditional tense and provide further data to study contrasts in verb inflection for time reference. We predict that verb forms that refer to an irrealis past event (Periphrastic conditional) are more impaired than forms that refer to an irrealis future event (Simple conditional and Future). We also predict that there are no differences between verb forms that refer to an irrealis future event (Simple conditional and Future). We also assessed whether problems in time reference extend to individuals with non-fluent aphasia that are not typical agrammatic Broca aphasia.Methods & Procedures: A sentence completion task that included 60 sentences (20 per type) of equal length in a Conditional structure (if-sentences) was designed. We tested three sentence types: Periphrastic conditional, Simple conditional and Future. The task was administered to nine participants with non-fluent aphasia and nine age-matched non-brain-damaged participants.Outcomes & Results: The Control group scored at ceiling on the three sentence types. Participants with non-fluent aphasia were most impaired in the production of the Periphrastic conditional as compared with the Simple conditional and the Future.Conclusions: When irrealis event times are compared, past events are more impaired than future events. These results can be explained by a deficit in time reference as predicted by the PADILIH. Our data reveal that the predictions of the PADILIH also hold for non-fluent speakers who have been diagnosed with Transcortical motor aphasia. KW - Time reference KW - Conditional tense KW - Future tense KW - Realis KW - Irrealis KW - Non-fluent aphasia KW - Catalan KW - PADILIH Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1080/02687038.2013.850650 SN - 0268-7038 SN - 1464-5041 VL - 28 IS - 1 SP - 99 EP - 115 PB - Routledge, Taylor & Francis Group CY - Abingdon ER - TY - JOUR A1 - Bora, Sanjay Singh A1 - Scherbaum, Frank A1 - Kühn, Nicolas A1 - Stafford, Peter T1 - Fourier spectral- and duration models for the generation of response spectra adjustable to different source-, propagation-, and site conditions JF - Bulletin of earthquake engineering : official publication of the European Association for Earthquake Engineering N2 - One of the major challenges related with the current practice in seismic hazard studies is the adjustment of empirical ground motion prediction equations (GMPEs) to different seismological environments. We believe that the key to accommodating differences in regional seismological attributes of a ground motion model lies in the Fourier spectrum. In the present study, we attempt to explore a new approach for the development of response spectral GMPEs, which is fully consistent with linear system theory when it comes to adjustment issues. This approach consists of developing empirical prediction equations for Fourier spectra and for a particular duration estimate of ground motion which is tuned to optimize the fit between response spectra obtained through the random vibration theory framework and the classical way. The presented analysis for the development of GMPEs is performed on the recently compiled reference database for seismic ground motion in Europe (RESORCE-2012). Although, the main motivation for the presented approach is the adjustability and the use of the corresponding model to generate data driven host-to-target conversions, even as a standalone response spectral model it compares reasonably well with the GMPEs of Ambraseys et al. (Bull Earthq Eng 3:1-53, 2005), Akkar and Bommer (Seismol Res Lett 81(2):195-206, 2010) and Akkar and Cagnan (Bull Seismol Soc Am 100(6):2978-2995, 2010). KW - Ground motion prediction equation KW - Fourier amplitude spectrum KW - Duration KW - Random vibration theory KW - Response Spectrum Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1007/s10518-013-9482-z SN - 1570-761X SN - 1573-1456 VL - 12 IS - 1 SP - 467 EP - 493 PB - Springer CY - Dordrecht ER - TY - JOUR A1 - Koerner, Katrin A1 - Pfestorf, Hans A1 - May, Felix A1 - Jeltsch, Florian T1 - Modelling the effect of belowground herbivory on grassland diversity JF - Ecological modelling : international journal on ecological modelling and engineering and systems ecolog N2 - One challenging question in ecology is to explain species coexistence in highly diverse temperate grassland plant communities. Within this context, a clear understanding of the consequences of belowground herbivory for the composition and the diversity of plant communities continue to elude ecologists. The existing body of empirical evidence reveals partly contradictory responses ranging from negative to neutral or positive effects of belowground herbivory on grassland diversity. To reveal possible mechanistic grounds for these discrepancies, we extended an existing simulation model of grassland communities based on plant functional types to include root herbivory. This enabled us to test the effects of different feeding modes that represent different herbivore guilds. For each belowground feeding mode, we systematically varied the intensity and frequency of herbivory events for three different levels of soil fertility both in the presence and absence of additional aboveground grazing. Our modelling approach successfully reproduced various empirically reported diversity responses, merely on the basis of the different feeding modes. Different levels of plant resource availability affected the strength, but not the direction of the belowground herbivory effects. The only exception was the scenario with low resource levels, which promoted neutral (neither positive nor negative) diversity responses for some of the feeding modes. Interestingly, aboveground biomass production was largely unaffected by diversity changes induced by belowground herbivory except in the case of selective feeding modes that were related to specific functional traits. Our findings provide possible explanations for the broad spectrum of belowground herbivory effects on plant community diversity. Furthermore, the presented theoretical modelling approach provides a suitable conceptual framework to better understand the complex linkage between plant community and belowground herbivory dynamics. KW - Belowground herbivory KW - Individual based simulation model KW - Plant functional types KW - Species coexistence KW - IBC-grass model KW - ODD protocol Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2013.10.025 SN - 0304-3800 SN - 1872-7026 VL - 273 SP - 79 EP - 85 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Zöller, Gert A1 - Holschneider, Matthias A1 - Hainzl, Sebastian A1 - Zhuang, Jiancang T1 - The largest expected earthquake magnitudes in Japan: The statistical perspective JF - Bulletin of the Seismological Society of America N2 - Earthquake catalogs are probably the most informative data source about spatiotemporal seismicity evolution. The catalog quality in one of the most active seismogenic zones in the world, Japan, is excellent, although changes in quality arising, for example, from an evolving network are clearly present. Here, we seek the best estimate for the largest expected earthquake in a given future time interval from a combination of historic and instrumental earthquake catalogs. We extend the technique introduced by Zoller et al. (2013) to estimate the maximum magnitude in a time window of length T-f for earthquake catalogs with varying level of completeness. In particular, we consider the case in which two types of catalogs are available: a historic catalog and an instrumental catalog. This leads to competing interests with respect to the estimation of the two parameters from the Gutenberg-Richter law, the b-value and the event rate lambda above a given lower-magnitude threshold (the a-value). The b-value is estimated most precisely from the frequently occurring small earthquakes; however, the tendency of small events to cluster in aftershocks, swarms, etc. violates the assumption of a Poisson process that is used for the estimation of lambda. We suggest addressing conflict by estimating b solely from instrumental seismicity and using large magnitude events from historic catalogs for the earthquake rate estimation. Applying the method to Japan, there is a probability of about 20% that the maximum expected magnitude during any future time interval of length T-f = 30 years is m >= 9.0. Studies of different subregions in Japan indicates high probabilities for M 8 earthquakes along the Tohoku arc and relatively low probabilities in the Tokai, Tonankai, and Nankai region. Finally, for scenarios related to long-time horizons and high-confidence levels, the maximum expected magnitude will be around 10. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1785/0120130103 SN - 0037-1106 SN - 1943-3573 VL - 104 IS - 2 SP - 769 EP - 779 PB - Seismological Society of America CY - Albany ER - TY - JOUR A1 - Bamberg, Marlene A1 - Jaumann, Ralf A1 - Asche, Hartmut A1 - Kneissl, T. A1 - Michael, G. G. T1 - Floor-Fractured Craters on Mars - Observations and Origin JF - Planetary and space science N2 - Floor-Fractured Craters (FFCs) represent an impact crater type, where the infilling is separated by cracks into knobs of different sizes and shapes. This work focuses on the possible processes which form FFCs to understand the relationship between location and geological environment. We generated a global distribution map using new High Resolution Stereo Camera and Context Camera images. Four hundred and twenty-one potential FFCs have been identified on Mars. A strong link exists among floor fracturing, chaotic terrain, outflow channels and the dichotomy boundary. However, FFCs are also found in the Martian highlands. Additionally, two very diverse craters are used as a case study and we compared them regarding appearance of the surface units, chronology and geological processes. Five potential models of floor fracturing are presented and discussed here. The analyses suggest an origin due to volcanic activity, groundwater migration or tensile stresses. Also subsurface ice reservoirs and tectonic activity are taken into account. Furthermore, the origin of fracturing differs according to the location on Mars. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved. KW - Distribution KW - Volcanic activity KW - Fluvial processes KW - Infilling KW - Polygons KW - Tectonic Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.pss.2013.09.017 SN - 0032-0633 VL - 98 SP - 146 EP - 162 PB - Elsevier CY - Oxford ER - TY - JOUR A1 - Goerg, Christoph A1 - Spangenberg, Joachim H. A1 - Tekken, Vera A1 - Burkhard, Benjamin A1 - Da Thanh Truong, A1 - Escalada, Monina A1 - Heong, Kong Luen A1 - Arida, Gertrudo A1 - Marquez, Leonardo V. A1 - Bustamante, Jesus Victor A1 - Ho Van Chien, A1 - Klotzbuecher, Thimo A1 - Marxen, Anika A1 - Nguyen Hung Man, A1 - Nguyen Van Sinh, A1 - Villareal, Sylvia (Bong) A1 - Settele, Josef T1 - Engaging local knowledge in biodiversity research: experiences from large inter- and transdisciplinary projects JF - Interdisciplinary science reviews N2 - The management of biodiversity represents a research topic that needs to involve not only several (sub-) disciplines from the natural sciences but, in particular, also the social sciences and humanities. Furthermore, over the last couple of years, the need for the integration of other kinds of knowledge (experience based or indigenous knowledge) is increasingly acknowledged. For instance, the incorporation of such knowledge is indispensable for place-based approaches to sustainable land management, which require that the specific ecological and social context is addressed. However, desirable as it may be, such an engagement of the holders of tacit knowledge is not easy to achieve. It demands reconciling well-established scientific procedural standards with the implicit or explicit criteria of relevance that apply in civil society a process that typically causes severe tensions and comes up against both habitual as well as institutional constraints. The difficulty of managing such tensions is amplified particularly in large integrated projects and represents a major challenge to project management. At the Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ, several integrated research projects have been conducted over the past years in which experience has been gained with these specific challenges. This paper presents some of the lessons learned from large integrated projects, with an emphasis on project design and management structure. At the centre of the present contribution are experiences gained in the coordination and management of LEGATO (LEGATO stands for Land-use intensity and Ecological EnGineering - Assessment Tools for risks and Opportunities in irrigated rice based production systems, see www.legato-project.net), an ongoing, large-scale, inter- and transdisciplinary research project dealing with the management of irrigated rice landscapes in Southeast Asia. In this project, local expertise on traditional production systems is absolutely crucial but needs to be integrated with natural and social science research to identify future-proof land management systems. KW - inter- and transdisciplinarity KW - biodiversity and ecosystem services KW - stakeholder participation KW - knowledge integration KW - project coordination Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1179/0308018814Z.00000000095 SN - 0308-0188 SN - 1743-2790 VL - 39 IS - 4 SP - 323 EP - 341 PB - Routledge, Taylor & Francis Group CY - Leeds ER - TY - JOUR A1 - Jackisch, Conrad A1 - Zehe, Erwin A1 - Samaniego, Luis A1 - Singh, Anupam K. T1 - An experiment to gauge an ungauged catchment: rapid data assessment and eco-hydrological modelling in a data-scarce rural catchment JF - Hydrological sciences journal = Journal des sciences hydrologiques N2 - We conducted a PUB (predictions in ungauged basins) experiment looking at hydrology and crop dynamics in the semi-arid rural Mod catchment in India. The experiment was motivated by the aims (a) to develop a coupled eco-hydrological model capable of analysing land-use strategies concerning crop water need, erosion protection, crop yield and resistivity against droughts and floods, and (b) to assess the feasibility of a strategy for collecting the necessary data in a data-scarce region. Our experiment combines parsimonious data assessment and eco-hydrological model coupling at the lower mesoscale. Linking bottom-up sampling of functionally representative soil classes and top-down regionalization based on spectral properties of the same resulted in a comprehensive distributed data basis for the model. A clear focus on the dominating processes and the catena as the organizing landscape element in the given environmental setting enabled this. We employed the WASA (Water Availability in Semi-Arid environments) model for uncalibrated process-based water balance modelling and integrated a crop simulation subroutine based on the SWAP (Soil Water Atmosphere Plant) model to account for crop dynamics, feedbacks and yield estimation. While we found the data assessment strategy and the hydrological model application largely feasible, in terms of its accounting for scale, processes and model concepts, the simulation of feedbacks with crops was problematic. Contributing to the PUB issue, more general conclusions are drawn concerning spatially-distributed structural information and uncalibrated modelling. [GRAPHICS] Editor Z.W. Kundzewicz; Associate editor F. Hattermann KW - rural KW - model coupling KW - eco-hydrological modelling KW - semi-arid KW - Prediction in Ungauged Basins (PUB) Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1080/02626667.2013.870662 SN - 0262-6667 SN - 2150-3435 VL - 59 IS - 12 SP - 2103 EP - 2125 PB - Routledge, Taylor & Francis Group CY - Abingdon ER - TY - THES A1 - Wienhöfer, Jan T1 - On the role of structure-process interactions in controlling terrestrial systems : an exemplare of hillslope hydrology and a slow-moving landslide Y1 - 2014 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Voland, Patrick T1 - Webbasierte Visualisierung von Extended Floating Car Data (XFCD) T1 - Web-based visualisation of Extended Floating Car Data (XFCD) BT - Ein Ansatz zur raumzeitlichen Visualisierung und technischen Implementierung mit Open Source Software unter spezieller Betrachtung des Umwelt- und Verkehrsmonitoring BT - An approach for spatio-temporal visualisation and implementation with open-source software under special emphasis of environment and traffic monitoring N2 - Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über eine Vielzahl an Sensoren, welche für einen reibungslosen technischen Betrieb benötigt werden. Hierzu zählen neben fahrzeugspezifischen Sensoren (wie z.B. Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit) auch umweltspezifische Sensoren (wie z.B. Luftdruck und Umgebungstemperatur). Durch die zunehmende technische Vernetzung wird es möglich, diese Daten der Kraftfahrzeugelektronik aus dem Fahrzeug heraus für die verschiedensten Zwecke zu verwenden. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag dazu leisten, diese neue Art an massenhaften Daten im Sinne des Konzepts der „Extended Floating Car Data“ (XFCD) als Geoinformationen nutzbar zu machen und diese für raumzeitliche Visualisierungen (zur visuellen Analyse) anwenden zu können. In diesem Zusammenhang wird speziell die Perspektive des Umwelt- und Verkehrsmonitoring betrachtet, wobei die Anforderungen und Potentiale mit Hilfe von Experteninterviews untersucht werden. Es stellt sich die Frage, welche Daten durch die Kraftfahrzeugelektronik geliefert und wie diese möglichst automatisiert erfasst, verarbeitet, visualisiert und öffentlich bereitgestellt werden können. Neben theoretischen und technischen Grundlagen zur Datenerfassung und -nutzung liegt der Fokus auf den Methoden der kartographischen Visualisierung. Dabei soll der Frage nachgegangenen werden, ob eine technische Implementierung ausschließlich unter Verwendung von Open Source Software möglich ist. Das Ziel der Arbeit bildet ein zweigliedriger Ansatz, welcher zum einen die Visualisierung für ein exemplarisch gewähltes Anwendungsszenario und zum anderen die prototypische Implementierung von der Datenerfassung im Fahrzeug unter Verwendung der gesetzlich vorgeschriebenen „On Board Diagnose“-Schnittstelle und einem Smartphone-gestützten Ablauf bis zur webbasierten Visualisierung umfasst. KW - spatio-temporal sensor data KW - open source software KW - automotive electronics KW - geovisualization Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-96751 ER - TY - THES A1 - Zibulski, Romy T1 - Taxonomic composition and biochemical and isotopic characteristics of North-Siberian mosses and their application to the palaeoecological reconstruction of tundra polygon development Y1 - 2014 ER - TY - THES A1 - Wilde, Anja T1 - Ausprägungen räumlicher Identität in ehemaligen sudetendeutschen Gebieten der Tschechischen Republik T1 - Spatial identities in former Sudeten German regions of the Czech Republic BT - the examples of the districts of Tachov (Tachau) and Sokolov (Falkenau) BT - am Beispiel der Bezirke Tachov (Tachau) und Sokolov (Falkenau) N2 - Das tschechische Grenzgebiet ist eine der Regionen in Europa, die in der Folge des Zweiten Weltkrieges am gravierendsten von Umbrüchen in der zuvor bestehenden Bevölkerungsstruktur betroffen waren. Der erzwungenen Aussiedlung eines Großteils der ansässigen Bevölkerung folgten die Neubesiedlung durch verschiedenste Zuwanderergruppen sowie teilweise langanhaltende Fluktuationen der Einwohnerschaft. Die Stabilisierung der Bevölkerung stand sodann unter dem Zeichen der sozialistischen Gesellschafts- und Wirtschaftsordnung, die die Lebensweise und Raumwahrnehmung der neuen Einwohner nachhaltig prägte. Die Grenzöffnung von 1989, die politische Transformation sowie die Integration der Tschechischen Republik in die Europäische Union brachten neue demographische und sozioökonomische Entwicklungen mit sich. Sie schufen aber auch die Bedingungen dafür, sich neu und offen auch mit der spezifischen Geschichte des ehemaligen Sudetenlandes sowie mit dem Zustand der gegenwärtigen Gesellschaft in diesem Gebiet auseinanderzusetzen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird anhand zweier Beispielregionen untersucht, welche Raumvorstellungen und Raumbindungen bei der heute in den ehemaligen sudetendeutschen Gebieten ansässigen Bevölkerung vorhanden sind und welche Einflüsse die unterschiedlichen raumstrukturellen Bedingungen darauf ausüben. Besonderes Augenmerk wird auf die soziale Komponente der Ausprägung räumlicher Identität gelegt, das heißt auf die Rolle von Bedeutungszuweisungen gegenüber Raumelementen im Rahmen sozialer Kommunikation und Interaktion. Dies erscheint von besonderer Relevanz in einem Raum, der sich durch eine gewisse Heterogenität seiner Einwohnerschaft hinsichtlich ihres ethnischen, kulturellen beziehungsweise biographischen Hintergrundes auszeichnet. Schließlich wird ermittelt, welche Impulse unter Umständen von einer ausgeprägten räumlichen Identität für die Entwicklung des Raumes ausgehen. N2 - The Czech border area is one of the regions in Europe which were most seriously affected by radical changes in the previous population structure during the post-Second World War period. The forced out-migration of the majority of the resident population was followed by the new settlement of different immigrant groups as well as partly long lasting fluctuations of the inhabitants. The subsequent stabilization of the population took place under the conditions of the socialist social order and economic system which greatly affected the way of life of the new inhabitants as well as their perception of the environment. The opening of the border in 1989, the political transformation and the integration of the Czech Republic into the EU brought about new demographic and socio-economic developments. This also facilitated a more open dealing with the specific history of the former “Sudetenland” and with the state of contemporary society in the region. Based on the example of two regions in Western Bohemia, the study examines how the current inhabitants experience their environment, what kind of relationship they have towards it and what structural conditions influence these phenomena. Special attention is paid to the social component of the development of spacial identity, i.e. to the role of assignment of meaning to spatial elements in the process of social communication and interaction. This seems to be particularly relevant in the region characterized by a certain heterogeneity of its inhabitants with regard to their ethnic, cultural or biographic background. Finally, it is examined what impacts a distinct spatial identity may have on the development of the region. T3 - Praxis Kultur- und Sozialgeographie | PKS - 59 KW - Tschechische Republik KW - Grenzgebiet KW - räumliche Identität KW - Czech Republic KW - border area KW - spatial identity Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-70247 SN - 978-3-86956-311-4 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Strauß, Jens T1 - Organic carbon in ice-rich permafrost T1 - Organischer Kohlenstoff in eisreichen Permafrostablagerungen BT - characteristics, quantity, and availability BT - stoffliche Charakteristik, Bilanzierung und Verfügbarkeit N2 - Permafrost, defined as ground that is frozen for at least two consecutive years, is a distinct feature of the terrestrial unglaciated Arctic. It covers approximately one quarter of the land area of the Northern Hemisphere (23,000,000 km²). Arctic landscapes, especially those underlain by permafrost, are threatened by climate warming and may degrade in different ways, including active layer deepening, thermal erosion, and development of rapid thaw features. In Siberian and Alaskan late Pleistocene ice-rich Yedoma permafrost, rapid and deep thaw processes (called thermokarst) can mobilize deep organic carbon (below 3 m depth) by surface subsidence due to loss of ground ice. Increased permafrost thaw could cause a feedback loop of global significance if its stored frozen organic carbon is reintroduced into the active carbon cycle as greenhouse gases, which accelerate warming and inducing more permafrost thaw and carbon release. To assess this concern, the major objective of the thesis was to enhance the understanding of the origin of Yedoma as well as to assess the associated organic carbon pool size and carbon quality (concerning degradability). The key research questions were: - How did Yedoma deposits accumulate? - How much organic carbon is stored in the Yedoma region? - What is the susceptibility of the Yedoma region's carbon for future decomposition? To address these three research questions, an interdisciplinary approach, including detailed field studies and sampling in Siberia and Alaska as well as methods of sedimentology, organic biogeochemistry, remote sensing, statistical analyses, and computational modeling were applied. To provide a panarctic context, this thesis additionally includes results both from a newly compiled northern circumpolar carbon database and from a model assessment of carbon fluxes in a warming Arctic. The Yedoma samples show a homogeneous grain-size composition. All samples were poorly sorted with a multi-modal grain-size distribution, indicating various (re-) transport processes. This contradicts the popular pure loess deposition hypothesis for the origin of Yedoma permafrost. The absence of large-scale grinding processes via glaciers and ice sheets in northeast Siberian lowlands, processes which are necessary to create loess as material source, suggests the polygenetic origin of Yedoma deposits. Based on the largest available data set of the key parameters, including organic carbon content, bulk density, ground ice content, and deposit volume (thickness and coverage) from Siberian and Alaskan study sites, this thesis further shows that deep frozen organic carbon in the Yedoma region consists of two distinct major reservoirs, Yedoma deposits and thermokarst deposits (formed in thaw-lake basins). Yedoma deposits contain ~80 Gt and thermokarst deposits ~130 Gt organic carbon, or a total of ~210 Gt. Depending on the approach used for calculating uncertainty, the range for the total Yedoma region carbon store is ±75 % and ±20 % for conservative single and multiple bootstrapping calculations, respectively. Despite the fact that these findings reduce the Yedoma region carbon pool by nearly a factor of two compared to previous estimates, this frozen organic carbon is still capable of inducing a permafrost carbon feedback to climate warming. The complete northern circumpolar permafrost region contains between 1100 and 1500 Gt organic carbon, of which ~60 % is perennially frozen and decoupled from the short-term carbon cycle. When thawed and reintroduced into the active carbon cycle, the organic matter qualities become relevant. Furthermore, results from investigations into Yedoma and thermokarst organic matter quality studies showed that Yedoma and thermokarst organic matter exhibit no depth-dependent quality trend. This is evidence that after freezing, the ancient organic matter is preserved in a state of constant quality. The applied alkane and fatty-acid-based biomarker proxies including the carbon-preference and the higher-land-plant-fatty-acid indices show a broad range of organic matter quality and thus no significantly different qualities of the organic matter stored in thermokarst deposits compared to Yedoma deposits. This lack of quality differences shows that the organic matter biodegradability depends on different decomposition trajectories and the previous decomposition/incorporation history. Finally, the fate of the organic matter has been assessed by implementing deep carbon pools and thermokarst processes in a permafrost carbon model. Under various warming scenarios for the northern circumpolar permafrost region, model results show a carbon release from permafrost regions of up to ~140 Gt and ~310 Gt by the years 2100 and 2300, respectively. The additional warming caused by the carbon release from newly-thawed permafrost contributes 0.03 to 0.14°C by the year 2100. The model simulations predict that a further increase by the 23rd century will add 0.4°C to global mean surface air temperatures. In conclusion, Yedoma deposit formation during the late Pleistocene was dominated by water-related (alluvial/fluvial/lacustrine) as well as aeolian processes under periglacial conditions. The circumarctic permafrost region, including the Yedoma region, contains a substantial amount of currently frozen organic carbon. The carbon of the Yedoma region is well-preserved and therefore available for decomposition after thaw. A missing quality-depth trend shows that permafrost preserves the quality of ancient organic matter. When the organic matter is mobilized by deep degradation processes, the northern permafrost region may add up to 0.4°C to the global warming by the year 2300. N2 - Permafrost, definiert als mehr als zwei aufeinander folgende Jahre gefrorenes Bodenmaterial, ist eines der prägenden Merkmale der unvergletscherten arktischen Landgebiete. Verursacht durch extrem kalte Wintertemperaturen und geringe Schneebedeckung nimmt das Permafrost-Verbreitungsgebiet mit ~23.000.000 km² rund ein Viertel der Landfläche der Nordhemisphäre ein. Von Permafrost unterlagerte arktische Landschaften sind besonders anfällig hinsichtlich einer Erwärmung des Klimas. Verglichen mit der globalen Mitteltemperatur prognostizieren Klimamodelle für die Arktis einen doppelt so starken Anstieg der Temperatur. In einer sich erwärmenden Arktis bewirken Störungen des thermisch-hydrologischen Gleichgewichts eine Degradation von Permafrost und Veränderungen des Oberflächenreliefs. Diese Störungen können zum Beispiel zu einer Vertiefung der saisonalen Auftauschicht, zu thermisch bedingter Erosion sowie zu schneller Oberflächenabsenkung und Thermokarst führen. Im Verbreitungsgebiet der spätpleistozänen eisreichen Permafrost-Ablagerungen Sibiriens und Alaskas, bezeichnet als Yedoma, können Thermokarstprozesse auch mehr als 3 m tiefe organischen Kohlenstoffspeicher verfügbar machen, wenn durch schmelzendes Grundeis und Schmelzwasserdrainage die Oberfläche abgesenkt wird. So kann das Tauen von Permafrost eine globale Bedeutung entwickeln, indem vorher eingefrorener Kohlenstoff wieder dem aktiven Kohlenstoffkreislauf zugeführt wird. Dies kann durch Treibhausgasfreisetzung aus Permafrost zu einer sich selbst verstärkenden weiteren Erwärmung und somit zu fortschreitendem Tauen mit weiterer Kohlenstofffreisetzung führen. Diesen Prozess nennt man Permafrost-Kohlenstoff Rückkopplung. Um das Verständnis der Permafrostkohlenstoffdynamik grundlegend zu verbessern, wurde in dieser Doktorarbeit die Entstehung der Yedoma-Ablagerungen eingeschlossen des darin - Wie wurden die Yedoma-Sedimente abgelagert? - Wie viel Kohlenstoff ist in der Yedoma Region gespeichert? - Wie ist die Anfälligkeit dieses Kohlenstoffs für eine Degradation in der Zukunft? Um die oben genannten drei Forschungsfragen zu beantworten, wurde ein interdisziplinärer Forschungsansatz gewählt. In Sibirien und Alaska wurden detaillierte Felduntersuchungen durchgeführt und Methoden der Sedimentologie, der organischen Biogeochemie, der Fernerkundung sowie der statistischen Analyse und computergestützten Modellierung angewendet. Um diese Ergebnisse in den panarktische Kontext zu setzen, enthält diese Doktorarbeit ebenfalls Ergebnisse einer Studie, welche auf Grundlage einer neu zusammengestellten Datenbank den gesamten Kohlenstoff des arktischen Permafrosts abschätzt. Eine Modellierungsstudie ergänzt die Arbeit bezüglich einer Abschätzung der Kohlenstoffflüsse der Permafrostregion und deren Einfluss auf die globale Erwärmung. Die Ergebnisse zur Yedoma-Entstehung zeigen, dass die Korngrößenverteilungen dieser Ablagerungen, tiefenabhängig betrachtet, sehr homogen sind. Alle gemessenen Korngrößenverteilungen sind schlecht sortiert. Dies deutet auf eine Vielzahl von Transportprozessen hin und widerspricht der populären Hypothese einer reinen Löß-Ablagerung. Interpretiert im Kontext mit der Abwesenheit von Gletschern sowie Eisschilden, als Ausgangsgebiete von Löß-Ablagerungen, in den sibirischen Tiefländern des Spätpleistozäns, zeigt diese Arbeit, dass Yedoma-Ablagerungen polygenetischen Ursprungs sind. Basierend auf dem größten verfügbaren Datensatz der Schlüsselparameter Kohlenstoffgehalt, Lagerungsdichte, Grundeis und Volumen der Ablagerungen von über 20 Untersuchungsgebieten in Sibirien und Alaska zeigt diese Arbeit mit Yedoma- und Thermokarstablagerungen zwei wesentliche Kohlenstoffspeicher der Yedoma Region auf. Yedoma-Ablagerungen enthalten ~80 Gt und Thermokarstablagerungen ~130 Gt organischen Kohlenstoffs, was einer Gesamtmenge von ~210 Gt organischen Kohlenstoffs entspricht. Abhängig vom gewählten Ansatz der Fehlerberechnung liegt der Unsicherheitsbereich dieser Quantitätsabschätzung bei ±75 % (einfaches Bootstrapping) oder ±20 % (wiederholtes Bootstrapping). Obwohl diese Zahlen die bisherigen Berechnungen des Yedoma-Region-Kohlenstoffspeichers vorhergehender Studien halbieren, stellen 210 Gt organischen Kohlenstoffs noch immer einen großen Kohlenstoffspeicher dar, der eine positive Rückkopplung zur globalen Klimaerwärmung bewirken könnte. Die gesamte Permafrostregion beinhaltet zwischen 1100 und 1500 Gt Kohlenstoff, wovon ~60 % dauerhaft gefroren und somit dem derzeitigen Kohlenstoffkreislauf entzogen sind. Wenn dieser Kohlenstoff freigesetzt wird, ist ein weiterer Faktor, die Kohlenstoffqualität, relevant. Die Untersuchungen zur Kohlenstoffqualität zeigen keinen tiefenabhängigen Trend in Yedoma- und Thermokarstablagerungen. Dies belegt, dass nach dem Einfrieren die fossile organische Substanz konserviert wurde. Die genutzten Biomarkerdaten, z.B. der 'carbon preference' Index und der 'higher land plant fatty acid' Index zeigen sowohl für Yedoma- als auch für Thermokarstablagerungen keine signifikanten Unterschiede der Kohlenstoffqualität. Das bedeutet, dass der Kohlenstoffabbau nach dem Auftauen von unterschiedlichen Faktoren abhängig ist. Dazu gehören verschiedene Abbauwege oder schon vor dem Einfrieren geschehener Abbau. Um die Bedeutung des aufgetauten Kohlenstoffs abzuschätzen, wurden Thermokarstprozesse in ein Permafrost-Kohlenstoff-Modell einbezogen. Unter Berücksichtigung verschiedener Erwärmungsszenarien könnte die zirkumarktische Permafrostregion bis zum Jahr 2100 ~140 Gt Kohlenstoff und bis 2300 ~310 Gt in die Atmosphäre freisetzen. Dies entspricht einer Erwärmung der mittleren globalen Oberflächentemperatur von ~0,03 bis ~0,14°C bis 2100 und bis zu ~0,4°C bis 2300. Zusammenfassend stellt diese Dissertation heraus, dass die Yedoma-Ablagerungen während des Spätpleistozäns durch eine Kombination verschiedener aquatischer (alluviale, fluviale, lakustrine) sowie äolische Prozesse entstanden sind. Die zirkumarktische Region, inklusive der Yedoma Region, beinhaltet eine erhebliche Menge an derzeit eingefrorenem organischen Kohlenstoffs. Dieser Kohlenstoff ist gut erhalten und damit nach dem Auftauen für den mikrobiellen Abbau verfügbar. Eine fehlende Tiefenabhängigkeit der Kohlenstoffqualität zeigt, dass Permafrost die Qualität zum Einfrierzeitpunkt bewahrt. Wenn auch der tiefliegende organische Kohlenstoff durch Thermokarstprozesse verfügbar gemacht wird, kann die Permafrostregion bis zum Jahr 2300 bis zu 0,4°C zur mittleren globalen Oberflächentemperatur beitragen. KW - permafrost KW - Arctic KW - climate change KW - vulnerability KW - Dauerfrostboden KW - Arktis KW - Klimawandel KW - Vulnerabilität Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-75236 ER - TY - THES A1 - Kaiser, Björn Onno T1 - Heat transport processes within the Northeast German basin BT - Results from 3D physical coupled numerical simulations Y1 - 2014 ER - TY - THES A1 - Nguyen, Van Manh T1 - Large-scale floodplain sediment dynamics in the Mekong Delta : present state and future prospects T1 - Großskalige Sedimentdynamik im Mekong Delta : aktuelle Situation und zukünftige Entwicklungen N2 - The Mekong Delta (MD) sustains the livelihood and food security of millions of people in Vietnam and Cambodia. It is known as the “rice bowl” of South East Asia and has one of the world’s most productive fisheries. Sediment dynamics play a major role for the high productivity of agriculture and fishery in the delta. However, the MD is threatened by climate change, sea level rise and unsustainable development activities in the Mekong Basin. But despite its importance and the expected threats, the understanding of the present and future sediment dynamics in the MD is very limited. This is a consequence of its large extent, the intricate system of rivers, channels and floodplains and the scarcity of observations. Thus this thesis aimed at (1) the quantification of suspended sediment dynamics and associated sediment-nutrient deposition in floodplains of the MD, and (2) assessed the impacts of likely future boundary changes on the sediment dynamics in the MD. The applied methodology combines field experiments and numerical simulation to quantify and predict the sediment dynamics in the entire delta in a spatially explicit manner. The experimental part consists of a comprehensive procedure to monitor quantity and spatial variability of sediment and associated nutrient deposition for large and complex river floodplains, including an uncertainty analysis. The measurement campaign applied 450 sediment mat traps in 19 floodplains over the MD for a complete flood season. The data also supports quantification of nutrient deposition in floodplains based on laboratory analysis of nutrient fractions of trapped sedimentation.The main findings are that the distribution of grain size and nutrient fractions of suspended sediment are homogeneous over the Vietnamese floodplains. But the sediment deposition within and between ring dike floodplains shows very high spatial variability due to a high level of human inference. The experimental findings provide the essential data for setting up and calibration of a large-scale sediment transport model for the MD. For the simulation studies a large scale hydrodynamic model was developed in order to quantify large-scale floodplain sediment dynamics. The complex river-channel-floodplain system of the MD is described by a quasi-2D model linking a hydrodynamic and a cohesive sediment transport model. The floodplains are described as quasi-2D presentations linked to rivers and channels modeled in 1D by using control structures. The model setup, based on the experimental findings, ignored erosion and re-suspension processes due to a very high degree of human interference during the flood season. A two-stage calibration with six objective functions was developed in order to calibrate both the hydrodynamic and sediment transport modules. The objective functions include hydraulic and sediment transport parameters in main rivers, channels and floodplains. The model results show, for the first time, the tempo-spatial distribution of sediment and associated nutrient deposition rates in the whole MD. The patterns of sediment transport and deposition are quantified for different sub-systems. The main factors influencing spatial sediment dynamics are the network of rivers, channels and dike-rings, sluice gate operations, magnitude of the floods and tidal influences. The superposition of these factors leads to high spatial variability of the sediment transport and deposition, in particular in the Vietnamese floodplains. Depending on the flood magnitude, annual sediment loads reaching the coast vary from 48% to 60% of the sediment load at Kratie, the upper boundary of the MD. Deposited sediment varies from 19% to 23% of the annual load at Kratie in Cambodian floodplains, and from 1% to 6% in the compartmented and diked floodplains in Vietnam. Annual deposited nutrients (N, P, K), which are associated to the sediment deposition, provide on average more than 50% of mineral fertilizers typically applied for rice crops in non-flooded ring dike compartments in Vietnam. This large-scale quantification provides a basis for estimating the benefits of the annual Mekong floods for agriculture and fishery, for assessing the impacts of future changes on the delta system, and further studies on coastal deposition/erosion. For the estimation of future prospects a sensitivity-based approach is applied to assess the response of floodplain hydraulics and sediment dynamics to the changes in the delta boundaries including hydropower development, climate change in the Mekong River Basin and effective sea level rise. The developed sediment model is used to simulate the mean sediment transport and sediment deposition in the whole delta system for the baseline (2000-2010) and future (2050-2060) periods. For each driver we derive a plausible range of future changes and discretize it into five levels, resulting in altogether 216 possible factor combinations. Our results thus cover all plausible future pathways of sediment dynamics in the delta based on current knowledge. The uncertainty of the range of the resulting impacts can be decreased in case more information on these drivers becomes available. Our results indicate that the hydropower development dominates the changes in sediment dynamics of the Mekong Delta, while sea level rise has the smallest effect. The floodplains of Vietnamese Mekong Delta are much more sensitive to the changes compared to the other subsystems of the delta. In terms of median changes of the three combined drivers, the inundation extent is predicted to increase slightly, but the overall floodplain sedimentation would be reduced by approximately 40%, while the sediment load to the Sea would diminish to half of the current rates. These findings provide new and valuable information on the possible impacts of future development on the delta, and indicate the most vulnerable areas. Thus, the presented results are a significant contribution to the ongoing international discussion on the hydropower development in the Mekong basin and its impact on the Mekong delta. N2 - Das Mekong Delta bildet die Existenzgrundlage und Nahrungsquelle für mehrere Millionen Menschen in Vietnam und Kambodscha. Die Sedimentdynamik spielt in diesem Zusammenhang eine große Rolle für die Landwirtschaft und Fischerei im Delta. Klimawandel und zweifelhaft nachhaltige Entwicklungen im Mekong Einzugsgebiet können jedoch diese essentielle Grundlage gefährden. Trotz der hohen Bedeutung des Sedimenthaushaltes für das Delta ist jedoch das Wissen um die räumliche und zeitliche Dynamik der Sedimentdynamik und insbesondere der Sedimentation auf den Überflutungsflächen sehr begrenzt. Dies liegt zum einen an der hohen Komplexität des Deltas mit unzähligen Kanälen, Deichen und hydraulischen Strukturen, zum anderen an dem Mangel an Beobachtungsdaten. Die vorliegende Arbeit zielte daher auf a) die Schaffung einer quantitativen Datenbasis zur Sedimentation auf den Überflutungsflächen, b) auf eine modellbasierte Abschätzung der Sedimentation im gesamten Mekong Delta, und c) auf die Abschätzung des Einflusses relevanter Änderungen in den Randbedingungen auf die zukünftige Sedimentdynamik. Im experimentellen Teil der Arbeit wurde die Sedimentation auf den Überflutungsflächen im vietnamesischen Teil des Deltas mittels Sedimentfallen, die über weite Bereiche des Deltas verteilt wurden, quantitativ inklusive einer Unsicherheitsabschätzung bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Sedimentation räumlich sehr stark variiert, verursacht durch die Komplexität und Diversität des hydraulischen Systems und insbesondere die menschliche Steuerung der hydraulischen Bauten. Die experimentellen Daten geben einen ersten Einblick in die räumliche Variabilität der Sedimentation im Mekong Delta, und bilden die Basis für die Kalibrierung des hydraulischen Modells im nächsten Schritt. Zusätzlich konnten auch die Nährstoffanteile im Sediment bestimmt werden, wodurch eine Basis zur Abschätzung des Nutzens der Sedimente für die Landwirtschaft gelegt wurde. Die Sedimentdynamik wurde mittels eines quasi-2D hydraulischen Modells, das mit einer Sedimenttransportroutine für kohäsive Sedimente gekoppelt wurde, simuliert. Hierbei wurden die hydraulische und die Sedimenttransportroutine unabhängig voneinander mit mehreren Optimierungsfunktionen und Stations-, Feld- und Fernerkundungsdaten kalibriert. Durch die Modellergebnisse konnte zum ersten Mal die räumliche und zeitliche Variabilität des Sedimenttansports und der Sedimentation quantifiziert werden. Diese großskalige Quantifizierung bildet zudem die Basis für eine ökonomische Nutzensabschätzung der Sedimente für die Landwirtschaft und Fischerei. Mittels des entwickelten und kalibrierten Modells konnten auch zukünftige Entwicklungen abgeschätzt werden. Hierzu wurde ein Verfahren basierend auf einem Sensitivitätsansatz implementiert, mittels dessen die Auswirkungen des Baus von Staudämmen im Mekong Einzugsgebiet, des Klimawandels auf den Abfluss und Sedimenttransport aus dem Mekong Einzugsgebiet und des effektiven Meeresspiegelanstiegs auf die Sedimentdynamik im Delta einzeln in verschiedenen Ausprägungsstufen als auch kombiniert quantifiziert werden konnte. Durch diese Kombinationen können alle möglichen zukünftigen Entwicklungen basierend auf dem jetzigen Kenntnisstand betrachtet werden. Von den betrachteten Faktoren hat der Bau von Staudämmen den größten Einfluss auf die Sedimentdynamik im Delta, insbesondere auf den vietnamesischen Teil des Deltas. Der Klimawandel hat das Potential diese Änderungen partiell zu dämpfen, aber auch zu verstärken. Die Änderungen im Meeresspiegel haben den geringsten Effekt, beschränken sich in den Auswirkungen auf den Vietnamesischen Teil und modulieren im Wesentlichen die Auswirkungen des Klimawandels. Diese Ergebnisse liefern somit neue quantitative Erkenntnisse zur möglichen zukünftigen Sedimentdynamik im Mekong Delta, identifiziert die verwundbarsten Regionen und trägt dadurch zur internationalen kontroversen Diskussion über die Auswirkungen des Staudammbaus im Mekong bei. KW - Mekong Delta KW - Sedimentfallen KW - Sedimentation KW - Sedimenttransportroutine KW - Staudämme KW - Mekong Delta KW - sediment trap KW - floodplain sedimentation KW - sediment transport KW - hydropower dam impact Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72512 ER -