Transcript KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.

Ansätze und Grundlagen für die
Analyse von Ökosysteme
Verwendung/Anwendung
von Landschaftsökologischen Daten in der
Planung
verschiedene Maßstäbe
Landschaften als Ökosysteme
Photo 1und 2
Hochgebirgsökosystem mit
Vergletscherung
Perrito Moreno Gletscher
Patagonien
Hochgebirgsökosystem nicht
vergletschert
Bariloche, Argentinische Anden
Hochgebirgsökosysteme, arid
Ostabdachung der
Argentinischen Anden bei
San Juan
Die Systemtheorie als Grundlage
für die Analyse von
Landschaften
Historische Übersicht der
Begriffsentwicklung
• Ökologie (E. Haeckel; 1866)
• Biozönose (K. Moebius; 1877)
• Biosphäre (F. Ratzel; 1897)
• Human Ecology (H.H. Barrows; 1923)
• Ecosystem (A.G. Tansley; 1935)
• Landschaftsökologie (C. Troll; 1939)
• Biogeochemical Cycle (G.E. Hutschinson; 1944)
• Geosystem (V.B. Sočava; 1963)
• Biogeozönose (N. Suhacĕv & N.W. Dylis; 1964)
LESER (1976/1997):Landschaftsökologie.
Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung.
Stuttgart.
KLUG & LANG (1983):
Einführung in die
Geosystemlehre. Darmstadt.
Systembestandteile
Elemente
Relationen
Korrelationsvariable
Abhängigkeiten
Speicher
Input/Output
Regler
Ja/nein
Subsysteme
KLUG & LANG (1983):
Einführung in die Geosystemlehre.
Darmstadt
Arten von Systemen
• Korrelationssystem
• Prozeßsystem
• Prozeß-Reaktionssystem
Kopplungsarten bei Relationen
• Reihenkopplung
• Parallelkopplung
• Direkte Rückkopplung
• Indirekte Rückkopplung
KLUG & LANG (1983):
Einführung in die
Geosystemlehre. Darmstadt.
Struktur der Systeme ist zeitabhängig; Änderung erfolgt tageszeitlich
jahreszeitlich
mit Sonnenflecken
mit Klimaschwankung
daraus resultieren verschiedene Systemzustände
Der Wechsel von Zustand 1 zu Zustand 2 erfolgt durch input/output
Dynamik des Systems
Stabilität
Belastbarkeit
eines Systems
Regelung
Stabilität: System nimmt bei Input/Output anderen Systemzustand ein, kehrt jedoch
nach einer bestimmten Zeit wieder in den Ausgangszustand zurück (Relaxionszeit).
Rückkehr wird in der Regel durch negative Rückkopplung (Schleifen) gesteuert.
Belastbarkeit: System ist soweit belastbar wie die Rückkehr in den Ausgangszustand
nach Input/Output möglich ist.
Regelung: System ist geregelt, wenn Sollwerte für Systemelemente durch Einschalten
eines Reglers nicht über- bzw. unterschritten werden.
Stabilität von Zuständen
Schwellenwert
KLUG & LANG (1983): Einführung
in die Geosystemlehre. Darmstadt.
KLUG & LANG (1983):
Einführung in die Geosystemlehre.
Darmstadt.
Betrachtung eines
Korrelationssystems
Korrelationssysteme
Geometrische Variablen
nicht geometrische Variablen
• Fläche
• Bodenfeuchte
• Durchmesser
• Korngrößenverteilung
• Reliefenergie
• Sorption
• Rauheit
• Landnutzung
• Wölbung etc.
Relationen
Jedes Element wird bezüglich seiner Relationen getestet.
Korrelation und Regression
Wirkung der geometrischen Variablen auf stoffliche (nicht
geometrische) Variable
z.B. Wirkung von Reliefparameter
Vegetation auf Energiehaushalt, Wasserhaushalt
Wichtiger Forschungsbereich
Physische Geographie
Beispiel Strahlungshaushalt
Rückkopplungsfreie Relationen
Hangneigung
Exposition
Abschattung
-
Potentielle Globalstrahlung
KLUG & LANG (1983): Einführung in
die Geosystemlehre. Darmstadt.
KLUG & LANG (1983): Einführung in
die Geosystemlehre. Darmstadt.
Prozeßsystem
Prozeßsysteme
Energiehaushalt
Atmosphäre
aA + V + L + aQs = AA + G
aA= absorbierte Ausstrahlung
V= latenter Wärmestrom
L= fühlbarer Wärmestrom
aQs= absorbierter kurzwellige Strahlung
AA= Ausstrahlung Atmosphäre
G= Gegenstrahlung
Erde
(Q + q) (1-α) + G = V +L +AE
(Q+q) (1-α) = direkte + diffuse Sonnenstrahlung
AE = Ausstrahlung Erde
Klimatisches Prozeßsystem
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Einführung in die
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Hydrologisches Prozeßsystem
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Laterale Transporte
Verknüpfung von unterschiedlichen räumlichen Einheiten
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Einführung in die
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Horizontale und vertikale Verknüpfung
KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.
Prozeß-Reaktionssystem
Prozeß-Reaktionssystem
Korrelationssystem + Prozeßsystem
Korrelationsvariable
System mit möglichst
allen Variablen
System mit den
messbaren Variablen
Eingriffe des Menschen
Landwirtschaft
Siedlungen
Input läuft nach ProzeßReaktions-system ab
Unterscheidung der zeitlichen und räumlichen
Wirksamkeit
Durchdringung von Prozeß-Reaktionssystem und
sozio-ökonomischen Systemen
Kontrollsystem
Prozeß-Korrelationssystem
KLUG & LANG (1983):
Einführung in die
Geosystemlehre. Darmstadt.
Systemmodell
Zusammenfassung der
Systemanalyse
Modellbildung
Systemanalyse
Analyse der Elemente, Relationen, Struktur
Analyse des Verhalten (Input/Output)
Analyse der Belastbarkeit und Regelung
(Eingabe von Störgrößen)
Bei jedem Schritt Rückkopplung durch
Modellbildung
Hypothese
Empirische Untersuchung
Modell
Qualität des Modells
Verbesserung der Hypothese
Arten von Modellen
materiellen
(Flußbauten)
idellen
symbolische
mathematische
Systemdarstellung
(Gleichungen)
Korrelationssysteme
Prozeßsysteme, Prozeß-Reationssystem
Kontrollsysteme (Einbeziehung von anthropogenen Teilsystemen)
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Einführung in die
Geosystemlehre. Darmstadt.
Räumliche Betrachtung von
Ökosystemen. Das
Maßstabsproblem
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Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung.
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Raumgliederungen
• Naturräumliche
Gliederung: J. Schmithüsen, K. H. Paffen, J.H. Schulze (1948- 1955)
• Naturräumliche Ordnung: E. Neef, G. Haase, H. Richter (1966-1968)
KLUG & LANG (1983): Einführung in die Geosystemlehre. Darmstadt.
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Naturräumliche Gliederung
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Naturräumliche Ordnung
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Topologische Dimensionen
komplexe Standortanalyse an den ausgewählten
Tesserae
registrierbare Parameter
halbquantitative
Merkmale
Kennzeichnung und Typisierung
der Tope
qualitative Merkmale
Nach HAASE (1979) können diese Daten in zwei Gruppen eingeteilt werden
Gruppe 1: Kennwerte der Substanz und Stoffumsätze
• stabile anorganische Merkmale (Bodenform, reliefeigenschaften, hydrologische
Merkmale)
• variable anorganische Merkmale (Bodenfeuchteregime, Bodenwärmestrom)
• labil variable ökologische Merkmale (Vegetationsausstattung, Tierwelt,
Biomassenproduktion)
Gruppe 2: Merkmale des Wirkungsgefüges, die spezifische
Systemeigenschaften aufzeigen
• Variabilität als Summenmerkmal (Reaktion eines Systems auf
kurzzeitig wechselnde Einflüsse (Wetter))
• Rhythmizität als Summenmerkmal (jahreszeitliche tageszeitliche
Systemänderungen
• Persistenz als Summenmerkmal (Pufferungsvermögen gegenüber
Eingriffen (Puffersysteme Boden (hydrologisch/chemisch)))
• Diversität als Summenmerkmal (stoffliche und funktionale Vielfalt in
den Elementen und Reaktionen
Beispiele für Parameter zur
Kennzeichnung von Topen
Bodenartendiagramm
Bodenkundliche Kartieranleitung
1994
Die Chorologische Dimension
Chorische Dimension
Geokomponenten
für
Tope
sind
Partialkomplexe
Choren
Zur Kennzeichnung der Choren
• Mosaikcharakter der topischen Einheiten (Lagebeziehungen als Folge der
Genese entsprechend gekoppelter Tope  Toposequenz
• Verflechtungsmuster basierend auf den verbindenden Prozessen
(kommunizierende Tope, diese Verkettungform ergibt geosynergetische Catena)
• Mensur (kennzeichnet die inneren Maß- und Größenverhältnisse)
• Inventur (Gesamtheit der vorkommenden Geotypen
Verknüpfung von Öko/Geotopen entlang einer Catena
aus: KLUG & LANG 1983
• Geotope und Geochoren sind damit räumlich vergesellschaftete
Ausschnitte der Geosphäre unterschiedlicher Dimensionsstufe
• Vielzahl der intern und zwischen den Elementen ablaufenden
Prozessen ist kennzeichnend für offenes System
• Anwendung der Möglichkeit der Systemanalyse
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Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung.
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Parameter für die Chorologische
Dimension
Gelände- und Stadtklima bei Strahlungswetter
Geosphärische Dimension
Parameter in der
Geosphärischen Dimension
MÜLLER HOHENSTEIN/ WALTER
etc./SCHULZ
Beispiele für Geospärische
Parameter
Niederschlag Jährlichkeit
AHNERT (1986): The magnitude frequency index. Zeitschrift f. Geomorphologie
Temperatur/ Feuchte
Temperaturgang
Thermoisopletendiagramme zur
Charakterisierung des
Temperaturganges
MÜLLER-HOHENSTEIN (1981): Die
Landschaftsgürtel der Erde. Stuttgart.
Geosphärische Dimension (Sommerfeuchte Tropen)
SCHULTZ (2002): Die Ökozonen der Erde. Stuttgart.
Darstellung eines Parameters der Geosphärischen Dimension
(Bodenzonen)
Zusatzfolien
Parameter in der
Geosphärischen Dimension
MÜLLER HOHENSTEIN/ WALTER
etc./SCHULZ
R = -1,77 + 0,083 N
R = 1,48 + 0,141 Ns
Ns = -7,58 + 0,598 N
Kompartimentmodell
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Systemmodell
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Vorerkundung
erfolgt physiognomisch
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