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Titel: Plant Functional Types for Land Surface Modelling in South Ecuador - Spatial Delineation, Sensitivity and Parameter Determination
Autor: Göttlicher, Dietrich
Weitere Beteiligte: Bendix, Jörg (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2011
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2011/0061
DOI: https://doi.org/10.17192/z2011.0061
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2011-00618
DDC: Geowissenschaften
Titel(trans.): Pflanzenfunktionstypen für Landschatfsmodellierung in Südecuador - Räumliche Abgrenzung, Sensitivität und Bestimmung von Parameter

Dokument

Schlagwörter:
Fernerkundung, Land surface modelling, Modellierung, Community Land Model, Pflanzenfunktionstypen, Bergregenwald, Plant functional types, Ecuador

Summary:
Global biodiversity is threatened by climate and land cover change. The research unit "Biodiversity and Sustainable Management of a Megadiverse Mountain Ecosystem in South Ecuador" (FOR 816) funded by the German research council (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG) is working in one of the hottest hotspots of biodiversity of the world. In this region the pressure from the local population on the environment is severe resulting in a high deforestation rate. Sustainable management systems have to be developed on a regional scale to counteract the loss of livelihood of the local population. Numerical models are capable to investigate the changes of the mentioned future land cover changes and its response to climatic and hydrologic variability. The chance to test numerously land use scenarios without interfering into the real environment offers the possibility to investigate and to evaluate the proposed management strategies. The presented work targets at an analysis of the impact of the predicted land cover changes in respect of the ecosystem services of climate and water regulation. Therefore a state-of-the-art land surface model called "Community Land Model" (CLM) is setup in a regional scale. The parametrization of the vegetation is implemented using plant functional types (PFT). The PFTs are defined a priori with vegetation classes based on ecological field surveys. Three central hypotheses are formulated to support the parametrization of the model. The completed work offers a regionalized model setup to analyze different land cover developments in reference to energy and water fluxes between the soil, the vegetation and the atmosphere under changing climatic conditions. Besides the appraisal of the stated hypotheses other innovative contributions are made. The new values for the pre-installed CLM-PFT of tropical evergreen trees add to the current improvements made to the CLM.

Zusammenfassung:
Klima- und Landnutzungsveränderungen bedrohen die globale Biodiversität. In einem der artenreichsten Gebiete der Welt arbeitet die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierte Forschergruppe "Biodiversity and Sustainable Management of a Megadiverse Mountain Ecosystem in South Ecuador" (FOR 816). Von der lokalen Bevölkerung geht ein enormer Druck auf die Umwelt aus und resultiert in einer sehr hohen Entwaldungsrate. Um die Lebensgrundlage der örtlichen Bevölkerung zu wahren, müssen nachhaltige Bewirtschaftungssysteme entwickelt werden. Zukünftige Landnutzungsveränderungen und ihre Auswirkungen auf klimatische und hydrologische Faktoren können mit numerischen Modellen untersucht werden. Entwickelte Managementstrategien können durch die Modellen untersucht und bewertet werden, ohne real in das Landschaftsgefüge einzugreifen. Ziel der präsentierten Arbeit ist es, das Ausmaß der vorhergesagten Landnutzungsänderungen und ihre Auswirkungen auf die Ökosystemleistungen hinsichtlich der Regulation von Wasserflüssen und Klimaparameter zu analysieren. Um dieses zu erreichen, wird ein spezifisches, hochmodernes Austauschmodell der Energie- und Wasserflüsse (Community Land Model, CLM) zwischen Boden, Vegetation und der Atmosphäre in einer regionalen Auflösung aufgesetzt (auch SVAT-Modell genannt). Die Parametrisierung der Vegetation erfolgt über sogenannte Pflanzenfunktionstypen (PFT). Die PFT werden im vorhinein mit Hilfe von Vegetationseinheiten definiert, die auf ökologischen Felduntersuchungen beruhen. Die Parametrisierung des Models wird durch die Formulierung von 3 Hypothesen unterstützt. Um die Hypothesen zu testen, werden dementsprechend 3 Arbeitspakete (AP) etabliert. Die gesamte Arbeit bietet eine regionalisierte Modelumgebung, um verschiedene Landnutzungsänderungen im Hinblick auf ihre Auswirkungen auf die Energie- und Wasserströme zwischen Boden, Vegetation und Atmosphäre unter veränderlichen, klimatischen Verhältnissen zu analysieren. Neben der Bewertung der einzelnen Hypothesen hat die Arbeit andere innovative Beiträge geleistet. Die neuen Werte für den vorinstallierten CLM-PFT der immergrünen tropischen Bäume tragen zu den aktuellen Verbesserungen des CLM bei.


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