@phdthesis{Gessner2010,
  author    = {Geßner, Ursula},
  title     = {R{\"a}umliche und zeitliche Muster der Vegetationsstruktur in Savannen des s{\"u}dlichen Afrika},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55128},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Ver{\"a}nderung der terrestrischen {\"O}kosysteme, ist ein grundlegendes Element des Globalen Wandels. In diesem Kontext unterliegt auch eines der gr{\"o}ßten Biome der Erde, die tropische und subtropische Savanne, immer st{\"a}rkeren Ver{\"a}nderungen. Dieses Biom in sozio{\"o}konomischer und {\"o}kologischer Hinsicht von besonderer Bedeutung. F{\"u}r einen rasch wachsenden Teil der Weltbev{\"o}lkerung bildet es die Grundlage f{\"u}r das Betreiben von Weidewirtschaft, Ackerbau und Tourismus. In nationalen und internationalen Forschungsprogrammen zum Globalen Wandel hat die Analyse von Landnutzungs- und Landbedeckungs{\"a}nderungen in den vergangenen Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Landbedeckungsdynamik von Savannen{\"o}kosystemen ist jedoch noch nicht hinreichend verstanden, so dass diese {\"O}kosysteme in globalen Studien nur ansatzweise ber{\"u}cksichtigt werden k{\"o}nnen. Besondere Herausforderungen bei der Erfassung der Landbedeckung und ihrer Dynamik liegen im Falle der Savannen in der heterogenen r{\"a}umlichen Verteilung der Wuchsformen, in den graduellen {\"U}berg{\"a}ngen zwischen Landbedeckungsklassen und in der hohen inner- und interannuellen Variabilit{\"a}t der Vegetationsdecke. Vor diesem Hintergrund besch{\"a}ftigt sich diese Dissertation mit der fernerkundungsbasierten Erfassung und Interpretation der Vegetationsstruktur und der Vegetationsdynamik von Savannen am Beispiel ausgew{\"a}hlter afrikanischer Untersuchungsregionen. Die Vegetationsstruktur wird in dieser Dissertation in Form von Bedeckungsgraden holziger Vegetation, krautiger Vegetation und vegetationsloser Fl{\"a}che erfasst. Es kommt ein mehrskaliges Verfahren zum Einsatz, in dem h{\"o}chstaufgel{\"o}ste IKONOS- und QuickBird-Daten, Landsat-Daten und annuelle MODIS-Zeitreihen ausgewertet werden. Der Ansatz basiert auf der Methodik der Ensemble-Regeressionb{\"a}ume und stellt eine Erweiterung und Optimierung der Herangehensweise des MODIS-Standardproduktes Vegetation Continuous Fields (VCF) nach Hansen et al. (2002) dar. Beim Vergleich mit unabh{\"a}ngigen Validierungsdaten der n{\"a}chst h{\"o}heren Aufl{\"o}sungsebene zeigt sich das Potenzial der vorgestellten Methodik. Die r{\"a}umliche {\"U}bertragbarkeit der Regressionsb{\"a}ume wird am Beispiel von zwei Vegetationstypen innerhalb der Zentralnamibischen Savanne dargestellt. In diesem Zusammenhang zeigt sich der hohe Stellenwert einer optimalen Auswahl an Trainingsdaten mit einer repr{\"a}sentativen Abdeckung der Wertespanne aller existierenden Bedeckungsgrade. Die erarbeiteten Resultate unterstreichen, die optimale Eignung der Subpixel-Bedeckungsgrade, gerade zur Beschreibung von Savannenlandschaften. In der Kombination von herk{\"o}mmlichen, diskreten Landbedeckungs- oder Vegetationskarten mit Informationen zu Bedeckungsgraden wird ein besonderer Mehrwert f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Analysen gesehen. Die Dynamik der Savannenvegetation wird in dieser Arbeit sowohl auf biannueller als auch auf mehrj{\"a}hriger Skala charakterisiert. Bei der biannuellen Analyse werden die Ver{\"a}nderungen der holzigen Vegetationsbedeckung zwischen den Jahren 2003/04 und 2006/07 erfasst. Hierf{\"u}r findet eine zeitliche {\"U}bertragung des zuvor vorgestellten Verfahrens zur Ableitung von Bedeckungsanteilen statt. Im Rahmen der biannuellen Untersuchungen k{\"o}nnen Ver{\"a}nderungsfl{\"a}chen identifiziert werden, ohne Einschr{\"a}nkung auf {\"U}berg{\"a}nge zwischen fest definierten Klassengrenzen. In Erg{\"a}nzung der biannuellen Analysen werden aus MODIS-EVI- und Niederschlagszeitreihen Maßzahlen abgeleitet, die den Zusammenhang zwischen Niederschlag und Vegetationsentwicklung, die Variabilit{\"a}t und die Trends der Vegetation {\"u}ber einen Zeitraum von acht Jahren beschreiben. Hierbei kommen beispielsweise Korrelationsanalysen zwischen Vegetationsindex- und Niederschlagszeitreihen zum Einsatz. Zudem werden Trendanalysen der Vegetationsindex-Zeitreihen durchgef{\"u}hrt. Die Trends werden einerseits allein aus den Zeitreihen der Vegetationsindizes ermittelt, andererseits wird bei der Berechnung von Restrends (Residual Trends) der Einfluss des Niederschlags ber{\"u}cksichtigt. Neben den Korrelations- und Trendanalysen werden unterschiedliche Variabilit{\"a}tsmaße der Vegetationsindex-Zeitreihen genutzt, um die mehrj{\"a}hrige Vegetationsdynamik zu beschreiben. Durch die Kombination von Fernerkundungsdaten unterschiedlicher r{\"a}umlicher und zeitlicher Aufl{\"o}sungen wird in dieser Dissertation die heterogene Vegetationsstruktur und die komplexe Vegetationsdynamik ausgew{\"a}hlter afrikanischer Savannen{\"o}kosysteme beschreiben.},
  subject      = {Savanne},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Machwitz2010,
  author    = {Machwitz, Miriam},
  title     = {Eine raum-zeitliche Modellierung der Kohlenstoffbilanz mit Fernerkundungsdaten auf regionaler Ebene in Westafrika},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55136},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Der Klimawandel und insbesondere die globale Erw{\"a}rmung geh{\"o}ren aktuell zu den gr{\"o}ßten Herausforderungen an Politik und Wissenschaft. Steigende CO2-Emissionen sind hierbei maßgeblich f{\"u}r die Klimaerw{\"a}rmung verantwortlich. Ein regulierender Faktor beim CO2-Austausch mit der Atmosph{\"a}re ist die Vegetation, welche als CO2-Senke aber auch als CO2-Quelle fungieren kann. Diese Funktionen k{\"o}nnen durch Analysen der Landbedeckungs{\"a}nderung in Kombination mit Modellierungen der Kohlenstoffbilanz quantifiziert werden, was insbesondere von aktuellen und zuk{\"u}nftigen politischen Instrumenten wie CDM (Clean Development Mechanism) oder REDD (Reducing Emissions from Deforestation and Degradation) gefordert wird. Vor allem in Regionen mit starker Landbedeckungs{\"a}nderung und hoher Bev{\"o}lkerungsdichte sowie bei geringem Wissen {\"u}ber die Produktivit{\"a}t und CO2-Speicherpotentiale der Vegetation, bedarf es einer Erforschung und Quantifizierung der terrestrischen Kohlenstoffspeicher. Eine Region, f{\"u}r die dies in besonderem Maße zutrifft, ist Westafrika. J{\"u}ngste Studien haben gezeigt, dass sich einerseits die Folgen des Klimawandels und Umweltver{\"a}nderungen sehr stark in Westafrika auswirken werden und andererseits Bev{\"o}lkerungswachstum eine starke {\"A}nderung der Landbedeckung f{\"u}r die Nutzung als agrarische Fl{\"a}che bewirkt hat. Folglich sind in dieser Region die terrestrischen Kohlenstoffspeicher durch Ausdehnung der Landwirtschaft und Waldrodung besonders gef{\"a}hrdet. Große Fl{\"a}chen agieren anstelle ihrer urspr{\"u}nglichen Funktion als CO2-Senke bereits als CO2-Quelle. [...]},
  subject      = {Carbon dioxide capture and storage},
  language  = {de}
}
@phdthesis{NoellieAhouRUETH2010,
  author    = {Noellie Ahou RUETH, geb. YAO},
  title     = {Mapping Bushfire Distribution and Burn Severity in West Africa Using Remote Sensing Observations},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54244},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Fire has long been considered to be the main ecological factor explaining the origin and maintenance of West African savannas. It has a very high occurrence in these savannas due to high human pressure caused by strong demographic growth and, concomitantly, is used to transform natural savannas into farmland and is also used as a provider of energy. This study was carried out with the support of the BIOTA project funded by the German ministry for Research and Education. The objective of this study is to establish the spatial and temporal distribution of bushfires during a long observation period from 2000 to 2009 as well as to assess fire impact on vegetation through mapping of the burn severity; based on remote sensing and field data collections. Remote sensing was used for this study because of the advantages that it offers in collecting data for long time periods and on different scales. In this case, the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite instrument at 1km resolution is used to assess active fires, and understand the seasonality of fire, its occurrence and its frequency within the vegetation types on a regional scale. Landsat ETM+ imagery at 30 m and field data collections were used to define the characteristics of burn severity related to the biomass loss on a local scale. At a regional scale, the occurrence of fires and rainfall per month correlated very well (R2 = 0.951, r = -0.878, P < 0.01), which shows that the lower the amount of rainfall, the higher the fire occurrence and vice versa. In the dry season, four fire seasons were determined on a regional scale, namely very early fires, which announce the beginning of the fires, early and late fires making up the peak of fire in December/January and very late fires showing the end of the fire season and the beginning of the rainy season. Considerable fire activity was shown to take place in the vegetation zones between the Forest and the Sahel areas. Within these zones, parts of the Sudano-Guinean and the Guinean zones showed a high pixel frequency, i.e. fires occurred in the same place in many years. This high pixel frequency was also found in most protected areas in these zones. As to the kinds of land cover affected by fire, the highest fire occurrence is observed within the Deciduous woodlands and Deciduous shrublands. Concerning the burn severity, which was observed at a local scale, field data correlated closely with the ΔNBR derived from Landsat scenes of Pendjari National Park (R2 = 0.76). The correlation coefficient according to Pearson is r = 0.84 and according to Spearman-Rho, the correlation coefficient is r = 0.86. Very low and low burn severity (with ΔNBR value from 0 to 0.40) affected the vegetation weakly (0-35 percent of biomass loss) whereas moderate and high burn severity greatly affected the vegetation, leading to up to 100 percent of biomass loss, with the ΔNBR value ranging from 0.41 to 0.99. It can be seen from these results that remotely sensed images offer a tool to determine the fire distribution over large regions in savannas and that the Normalised Burn Ratio index can be applied to West Africa savannas. The outcomes of this thesis will hopefully contribute to understanding and, eventually, improving fire regimes in West Africa and their response to climate change and changes in vegetation diversity.},
  subject      = {Westafrika},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Heldens2010,
  author    = {Heldens, Wieke},
  title     = {Use of airborne hyperspectral data and height information to support urban micro climate characterisation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48935},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {The urban micro climate has been increasingly recognised as an important aspect for urban planning. Therefore, urban planners need reliable information on the micro climatic characteristics of the urban environment. A suitable spatial scale and large spatial coverage are important requirements for such information. This thesis presents a conceptual framework for the use of airborne hyperspectral data to support urban micro climate characterisation, taking into account the information needs of urban planning. The potential of hyperspectral remote sensing in characterising the micro climate is demonstrated and evaluated by applying HyMap airborne hyperspectral and height data to a case study of the German city of Munich. The developed conceptual framework consists of three parts. The first is concerned with the capabilities of airborne hyperspectral remote sensing to map physical urban characteristics. The high spatial resolution of the sensor allows to separate the relatively small urban objects. The high spectral resolution enables the identification of the large range of surface materials that are used in an urban area at up to sub-pixel level. The surface materials are representative for the urban objects of which the urban landscape is composed. These spatial urban characteristics strongly influence the urban micro climate. The second part of the conceptual framework provides an approach to use the hyperspectral surface information for the characterisation of the urban micro climate. This can be achieved by integrating the remote sensing material map into a micro climate model. Also spatial indicators were found to provide useful information on the micro climate for urban planners. They are commonly used in urban planning to describe building blocks and are related to several micro climatic parameters such as temperature and humidity. The third part of the conceptual framework addresses the combination and presentation of the derived indicators and simulation results under consideration of the planning requirements. Building blocks and urban structural types were found to be an adequate means to group and present the derived information for micro climate related questions to urban planners. The conceptual framework was successfully applied to a case study in Munich. Airborne hyperspectral HyMap data has been used to derive a material map at sub-pixel level by multiple endmember linear spectral unmixing. This technique was developed by the German Research Centre for Geosciences (GFZ) for applications in Dresden and Potsdam. A priori information on building locations was used to support the separation between spectrally similar materials used both on building roofs and non-built surfaces. In addition, surface albedo and leaf area index are derived from the HyMap data. The sub-pixel material map supported by object height data is then used to derive spatial indicators, such as imperviousness or building density. To provide a more detailed micro climate characterisation at building block level, the surface materials, albedo, leaf area index (LAI) and object height are used as input for simulations with the micro climate model ENVI-met. Concluding, this thesis demonstrated the potential of hyperspectral remote sensing to support urban micro climate characterisation. A detailed mapping of surface materials at sub-pixel level could be performed. This provides valuable, detailed information on a large range of spatial characteristics relevant to the assessment of the urban micro climate. The developed conceptual framework has been proven to be applicable to the case study, providing a means to characterise the urban micro climate. The remote sensing products and subsequent micro climatic information are presented at a suitable spatial scale and in understandable maps and graphics. The use of well-known spatial indicators and the framework of urban structural types can simplify the communication with urban planners on the findings on the micro climate. Further research is needed primarily on the sensitivity of the micro climate model towards the remote sensing based input parameters and on the general relation between climate parameters and spatial indicators by comparison with other cities.},
  subject      = {Mikroklima},
  language  = {en}
}