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Droughts in São Paulo
(2023)
Literature has suggested that droughts and societies are mutually shaped and, therefore, both require a better understanding of their coevolution on risk reduction and water adaptation. Although the Sao Paulo Metropolitan Region drew attention because of the 2013-2015 drought, this was not the first event. This paper revisits this event and the 1985-1986 drought to compare the evolution of drought risk management aspects. Documents and hydrological records are analyzed to evaluate the hazard intensity, preparedness, exposure, vulnerability, responses, and mitigation aspects of both events. Although the hazard intensity and exposure of the latter event were larger than the former one, the policy implementation delay and the dependency of service areas in a single reservoir exposed the region to higher vulnerability. In addition to the structural and non-structural tools implemented just after the events, this work raises the possibility of rainwater reuse for reducing the stress in reservoirs.
Throughfall, that is, the fraction of rainfall that passes through the forest canopy, is strongly influenced by rainfall and forest stand characteristics which are in turn both subject to seasonal dynamics. Disentangling the complex interplay of these controls is challenging, and only possible with long-term monitoring and a large number of throughfall events measured in parallel at different forest stands. We therefore based our analysis on 346 rainfall events across six different forest stands at the long-term terrestrial environmental observatory TERENO Northeast Germany. These forest stands included pure stands of beech, pine and young pine, and mixed stands of oak-beech, pine-beech and pine-oak-beech. Throughfall was overall relatively low, with 54-68% of incident rainfall in summer. Based on the large number of events it was possible to not only investigate mean or cumulative throughfall but also its statistical distribution. The distributions of throughfall fractions show distinct differences between the three types of forest stands (deciduous, mixed and pine). The distributions of the deciduous stands have a pronounced peak at low throughfall fractions and a secondary peak at high fractions in summer, as well as a pronounced peak at higher throughfall fractions in winter. Interestingly, the mixed stands behave like deciduous stands in summer and like pine stands in winter: their summer distributions are similar to the deciduous stands but the winter peak at high throughfall fractions is much less pronounced. The seasonal comparison further revealed that the wooden components and the leaves behaved differently in their throughfall response to incident rainfall, especially at higher rainfall intensities. These results are of interest for estimating forest water budgets and in the context of hydrological and land surface modelling where poor simulation of throughfall would adversely impact estimates of evaporative recycling and water availability for vegetation and runoff.
Zwischen 1990 und 1994 wurden rund 1000 Liegenschaften, die in der ehemaligen DDR von der Sowjetarmee und der NVA für militärische Übungen genutzt wurden, an Bund und Länder übergeben. Die größten Truppenübungsplätze liegen in Brandenburg und sind heute teilweise in Großschutzgebiete integriert, andere Plätze werden von der Bundeswehr weiterhin aktiv genutzt. Aufgrund des militärischen Betriebs sind die Böden dieser Truppenübungsplätze oft durch Blindgänger, Munitionsreste, Treibstoff- und Schmierölreste bis hin zu chemischen Kampfstoffen belastet. Allerdings existieren auf fast allen Liegenschaften neben diesen durch Munition und militärische Übungen belasteten Bereichen auch naturschutzfachlich wertvolle Flächen; gerade in den Offenlandbereichen kann dies durchaus mit einer Belastung durch Kampfmittel einhergehen. Charakteristisch für diese offenen Flächen, zu denen u.a. Zwergstrauchheiden, Trockenrasen, wüstenähnliche Sandflächen und andere nährstoffarme baumlose Lebensräume gehören, sind Großflächigkeit, Abgeschiedenheit sowie ihre besondere Nutzung und Bewirtschaftung, d.h. die Abwesenheit von land- und forstwirtschaftlichem Betrieb sowie von Siedlungsflächen. Diese Charakteristik war die Grundlage für die Entwicklung einer speziell angepassten Flora und Fauna. Nach Beendigung des Militärbetriebs setzte dann in weiten Teilen eine großflächige Sukzession – die allmähliche Veränderung der Zusammensetzung von Pflanzen- und Tiergesellschaften – ein, die diese offenen Bereiche teilweise bereits in Wald verwandelte und somit verschwinden ließ. Dies wiederum führte zum Verlust der an diese Offenlandflächen gebundenen Tier- und Pflanzenarten. Zur Erhaltung, Gestaltung und Entwicklung dieser offenen Flächen wurden daher von einer interdisziplinären Gruppe von Naturwissenschaftlern verschiedene Methoden und Konzepte auf ihre jeweilige Wirksamkeit untersucht. So konnten schließlich die für die jeweiligen Standortbedingungen geeigneten Maßnahmen eingeleitet werden. Voraussetzung für die Einleitung der Maßnahmen sind zum einen Kenntnisse zu diesen jeweiligen Standortbedingungen, d.h. zum Ist-Zustand, sowie zur Entwicklung der Flächen, d.h. zur Dynamik. So kann eine Abschätzung über die zukünftige Flächenentwicklung 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 Möglichkeit bieten, raum- und zeitbezogene Geometrie- und Sachdaten in großen Mengen zu verarbeiten. Daher wurde ein fachspezifisches GIS für Truppenübungsplätze entwickelt und implementiert. Die Aufgaben umfassten die Konzeption der Datenbank und des Objektmodells sowie fachspezifischer Modellierungs-, Analyse- und Präsentationsfunktionen. Für die Integration von Fachdaten in die GIS-Datenbank wurde zudem ein Metadatenkatalog entwickelt, der in Form eines zusätzlichen GIS-Tools verfügbar ist. Die Basisdaten für das GIS wurden aus Fernerkundungsdaten, topographischen Karten sowie Geländekartierungen gewonnen. Als Instrument für die Abschätzung der zukünftigen Entwicklung wurde das Simulationstool AST4D entwickelt, in dem sowohl die Nutzung der (Raster-)Daten des GIS als Ausgangsdaten für die Simulationen als auch die Nutzung der Simulationsergebnisse im GIS möglich ist. Zudem können die Daten in AST4D raumbezogen visualisiert werden. Das mathematische Konstrukt für das Tool war ein so genannter Zellulärer Automat, mit dem die Flächenentwicklung unter verschiedenen Voraussetzungen simuliert werden kann. So war die Bildung verschiedener Szenarien möglich, d.h. die Simulation der Flächenentwicklung mit verschiedenen (bekannten) Eingangsparametern und den daraus resultierenden unterschiedlichen (unbekannten) Endzuständen. Vor der Durchführung einer der drei in AST4D möglichen Simulationsstufen können angepasst an das jeweilige Untersuchungsgebiet benutzerspezifische Festlegungen getroffen werden.