Institut für Geographie und Geologie
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- I-5818-2014 (1)
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- 308377 (2)
- 20-3044-2-11 (1)
- 227159 (1)
- 243964 (1)
- 776019 (1)
- 818182 (1)
- 834709 (1)
- LIFE12 BIO/AT/000143 (1)
- LIFE20 NAT/AT/000049 (1)
Im Freistaat Bayern wird intensiv diskutiert, wie die nach wie vor hohe Freiflächeninanspruchnahme für Siedlungs- und Verkehrszwecke reduziert werden kann. Wissenschaftliche Grundlage für Steuerungsansätze in der Stadt- und Regionalentwicklung sollte ein verbessertes staatliches Flächenmonitoring sein, welches über die amtliche Statistik und deren Hauptindikator "Siedlungs- und Verkehrsfläche" hinaus auch die qualitative Dimension der Flächeninanspruchnahme einbezieht. Dafür stellt dieser Beitrag methodische Erweiterungsansätze für das Flächenmonitoring vor, welche kleinräumige Analysen der Zersiedelung, Freiraumstruktur, Flächenversiegelung und Ökosystemleistungen am Beispiel des Landkreises Rhön-Grabfeld aufzeigen. Diese werden im Kontext der Debatte zu Ursachen und Steuerung der Freiflächeninanspruchnahme sowie zu aktuellen Anforderungen an das Flächenmonitoring diskutiert. Betont wird deren Bedeutung für das Monitoring rechtlicher Vorgaben und politischer Ziele zur nachhaltigen Flächennutzung.
Purpose
Rapid accessibility of (intensive) medical care can make the difference between life and death. Initial care in case of strokes is highly dependent on the location of the patient and the traffic situation for supply vehicles. In this methodologically oriented paper we want to determine the inequivalence of the risks in this respect.
Methods
Using GIS we calculate the driving time between Stroke Units in the district of Münster, Germany for the population distribution at day- & nighttime. Eight different speed scenarios are considered. In order to gain the highest possible spatial resolution, we disaggregate reported population counts from administrative units with respect to a variety of factors onto building level.
Results
The overall accessibility of urban areas is better than in less urban districts using the base scenario. In that scenario 6.5% of the population at daytime and 6.8% at nighttime cannot be reached within a 30-min limit for the first care. Assuming a worse traffic situation, which is realistic at daytime, 18.1% of the population fail the proposed limit.
Conclusions
In general, we reveal inequivalence of the risks in case of a stroke depending on locations and times of the day. The ability to drive at high average speeds is a crucial factor in emergency care. Further important factors are the different population distribution at day and night and the locations of health care facilities. With the increasing centralization of hospital locations, rural residents in particular will face a worse accessibility situation.
Effects of climate change‐induced events on forest ecosystem dynamics of composition, function and structure call for increased long‐term, interdisciplinary and integrated research on biodiversity indicators, in particular within strictly protected areas with extensive non‐intervention zones. The long‐established concept of forest supersites generally relies on long‐term funds from national agencies and goes beyond the logistic and financial capabilities of state‐ or region‐wide protected area administrations, universities and research institutes.
We introduce the concept of data pools as a smaller‐scale, user‐driven and reasonable alternative to co‐develop remote sensing and forest ecosystem science to validated products, biodiversity indicators and management plans. We demonstrate this concept with the Bohemian Forest Ecosystem Data Pool, which has been established as an interdisciplinary, international data pool within the strictly protected Bavarian Forest and Šumava National Parks and currently comprises 10 active partners. We demonstrate how the structure and impact of the data pool differs from comparable cases.
We assessed the international influence and visibility of the data pool with the help of a systematic literature search and a brief analysis of the results. Results primarily suggest an increase in the impact and visibility of published material during the life span of the data pool, with highest visibilities achieved by research conducted on leaf traits, vegetation phenology and 3D‐based forest inventory.
We conclude that the data pool results in an efficient contribution to the concept of global biodiversity observatory by evolving towards a training platform, functioning as a pool of data and algorithms, directly communicating with management for implementation and providing test fields for feasibility studies on earth observation missions.
Im Zuge der Aufbereitung von Kalirohsalzen fallen weltweit feste Rückstände an, die auf Großhalden entsorgt werden. Die Aufhaldung und die von den Rückstandshalden ausgehenden Umweltauswirkungen unterliegen in Deutschland der Kontrolle durch die zuständigen Bergbehörden. Um die Emissionen besser quantifizieren zu können und die Eignung technischer Minderungsmaßnahmen zu beurteilen, erfolgte im Rahmen der Genehmigungsverfahren zur Erweiterung der Rückstandshalden an den Standorten Hattorf und Wintershall die Erkundung des Haldenkörpers durch Bohrungen mit Fokus auf die darin ablaufenden Strömungsprozesse. Eine Modellvorstellung zur Zonierung der Halde im Hinblick auf Strömungsprozesse war zunächst anhand von Haldenbohrungen am Standort Hattorf entwickelt worden. Das Ziel dieser Arbeit war, mittels der Bohrergebnisse einer weiteren Haldenbohrung am Standort Wintershall die Übertragbarkeit der zuvor in Hattorf gefundenen Gegebenheiten zu überprüfen und den Kenntnisstand zu Strömungs- und Alterationsprozessen innerhalb der Halde zu verbessern. Im Zuge der Haldenbohrungen erfolgten bohrbegleitende Untersuchungen (Abflussmessungen, Kamerabefahrungen, geophysikalische und geohydraulische Untersuchungen), und an dem Bohrkernmaterial und den Haldenlösungen wurde ein umfangreiches Laboruntersuchungsprogramm ausgeführt, das chemische und mineralogische Analysen sowie Untersuchungen der physikalischen und hydraulischen Eigenschaften des Rückstands umfasste. Zusätzlich wurden ergänzende Gefügeuntersuchungen (Dünnschliffuntersuchungen am Rasterelektronen-Mikroskop und exemplarische CT-Untersuchungen) an Probenmaterial der Halde Hattorf durchgeführt, um mittels visueller Untersuchungen insbesondere die Rolle überschütteter ehemaliger Haldenoberflächen für das Strömungsgeschehen im Haldenkörper zu erkunden. Unter Berücksichtigung aller Ergebnisse wurden die Strömungs- und Alterationsprozesse im Rückstand beschrieben. Die maßgebliche Erkenntnis im Hinblick auf das Strömungsgeschehen im Haldenkörper ist, dass in dessen Porenraum keine Sättigung besteht und dieser in allen Bereichen mit einem Gemisch aus Lösung und Luft gefüllt ist, so dass die Gesetzmäßigkeiten der Zweiphasenströmung maßgeblich sind. Die bislang zur Bewertung von Strömungsprozessen üblichen Durchlässigkeitsbeiwerte sind damit ungeeignet, da sie für gesättigte Bereiche gelten. Übereinstimmend wurde mit einer Reihe von Ergebnissen belegt, dass die Strömungsprozesse im Haldenkörper an bevorzugte Wegsamkeiten gebunden sind, bei denen es sich ausweislich der Gefügeuntersuchungen um ein System miteinander verbundenen Sekundärporen handelt. Der Rückstand ist zu charakterisieren als ein Nebeneinander aus diesen Wegsamkeiten und unbeeinflussten, aggregierten Bereichen. Des Weiteren wurde gezeigt, dass der Niederschlagseinfluss zur Teufe hin abnimmt, und es wurden Kriterien zum Nachweis von Niederschlagsunbeeinflussten Bereichen formuliert. Die Arbeit hat damit auch gezeigt, dass die Modellvorstellung, welche die Halde in eine für die Strömungsprozesse maßgebliche Haldenmantelzone, eine gering durchlässige Kernzone und eine dazwischen befindliche Übergangszone mit gradueller Änderung der Eigenschaften unterteilt, grundsätzlich auch auf den Standort Wintershall übertragbar ist. Das Modell des Haldenkörpers wurde weiter detailliert und zusätzliche Kriterien zur Verortung der einzelnen Zonen im Haldenkörper abgeleitet. Insbesondere wurde im Haldenmantelbereich eine charakteristische Randzone ausgehalten, welche im Ergebnis einer intensiven Durchströmung mit un- bzw. teilgesättigten Lösungen selektiv an Wertstoff-Restgehalten abgereichert ist. Sie 2 wird von den unterlagernden reaktiven Zonen durch die Lösungsfronten für Kalium und Magnesium abgegrenzt. Aufbauend auf der erweiterten Modellvorstellung wurde die Zonierung für die Haldenbohrung am Standort Wintershall abgeleitet. Besonderes Augenmerk galt im Rahmen aller Untersuchungen der Wirkung von überschütteten ehemaligen Haldenoberflächen, die als Schüttflächen bezeichnet werden. Es zeigte sich anhand der Untersuchungen, dass die Relevanz von Schüttflächen für das Strömungsgeschehen abhängig von der Schütthistorie ist, und dass diese, selbst wenn sie aktiv am Strömungsgeschehen teilnehmen, die Gegebenheiten im Haldenkörper nur lokal überprägen. Das Ziel der Aufstellung eines Modells zu Strömungsprozessen im Haldenkörper besteht in der Beurteilung der von diesen Halden ausgehenden Umweltauswirkungen. Darüber hinaus dienen die Erkenntnisse der Einschätzung der Wirksamkeit der bereits ergriffenen bzw. noch zu ergreifenden Schutz- und Emissionsminderungsmaßnahmen sowie der Planung zukünftiger Maßnahmen zur Wiedernutzbarmachung der Tagesoberfläche und zur Erstellung von Prognosen. In diesem Sinne wurden aus den Ergebnissen der Arbeit abschließend Empfehlungen für technische Konzepte und den Haldenbetrieb abgeleitet.
Within the Spessart low mountain range in central Germany, numerous castle ruins of the 13th century ce exist. Their construction and destruction were often determined by the struggle for political and economic supremacy in the region and for control over the Spessart's natural resources. Wahlmich Castle is located in a relatively uncommon strategic and geomorphological position, characterized by a fairly remote position and atypical rough relief. In order to reconstruct the local relief development and possible human impact, a multi-method approach was applied combining two-dimensional geoelectrical measurements, geomorphological mapping and stratigraphic-sedimentological investigations. This provides new insights into the influence of landscape characteristics on choices of castle locations.
The combined geoelectrical, geomorphological and stratigraphic-sedimentological data show that the rough relief is of natural origin and influenced by regional faulting, which triggered sliding and slumping as well as weathering and dissection of the surface deposits. The rough relief and the lithology permitted intensive land use and building activities. However, the location of the castle offered access to and possibly control over important medieval traffic routes and also represented certain ownership claims in the Aschaff River valley.
The economic situation combined with rivalry between different elites led to the castle being built in a geomorphological challenging and strategically less valuable location. Focusing on castles located in rare and challenging geomorphological positions may therefore lead to a better understanding of castle siting in the future.
The present study presents three-dimensional investigations of a hydrostatic pingo in the Mackenzie Delta region and a hydraulic pingo in the Ogilvie Mountains and contributes to a better understanding about the internal structures of the two pingo types. A combined approach using quasi-three-dimensional electrical resistivity tomography, ground-penetrating radar and frost probing allowed a clear delineation of frozen and unfrozen areas in the subsurface. At the hydrostatic pingo a massive ice core as well as a surrounding talik could be detected, but the location of the ice core and the talik differs from previous published assumptions. In contrast to acknowledged theory, at our site the massive ice core is not located in the center of the pingo but at the western edge, whereas the eastern flank is underlain by a talik, which surrounds the massive ice core. At the hydraulic pingo, the expected internal structure could be confirmed and the pathway of upwelling water could also be detected. The combined approach of the applied methods represents the first known three-dimensional geoelectrical investigation of pingos and provides new insights into the internal structure and architecture of the two different pingo types. The chosen approach allows further conclusions on the formation of these permafrost-affected landforms.
Das Ziel dieser Arbeit war neue Eingangsdaten für die Landoberflächenbeschreibung des regionalen Klimamodells REMO zu finden und ins Modell zu integrieren, um die Vorhersagequalität des Modells zu verbessern. Die neuen Daten wurden so in das Modell eingebaut, dass die bisherigen Daten weiterhin als Option verfügbar sind. Dadurch kann überprüft werden, ob und in welchem Umfang sich die von jedem Klimamodell benötigten Rahmendaten auf Modellergebnisse auswirken. Im Zuge der Arbeit wurden viele unterschiedliche Daten und Methoden zur Generierung neuer Parameter miteinander verglichen, denn neben dem Ersetzen der konstanten Eingangswerte für verschiedene Oberflächenparameter und den damit verbundenen Änderungen wurden als zusätzliche Verbesserung auch Veränderungen an der Parametrisierung des Bodens speziell in Hinblick auf die Bodentemperaturen in REMO vorgenommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die durch die verschiedenen Änderungen ausgelösten Auswirkungen für das CORDEX-Gebiet EUR-44 mit einer Auflösung von ca. 50km und für das in dem darin eingebetteten neu definierten Deutschlandgebiet GER-11 mit einer Auflösung von ca. 12km getestet sowie alle Änderungen anhand von verschiedenen Beobachtungsdatensätzen validiert.
Die vorgenommenen Arbeiten gliederten sich in drei Hauptteile. Der erste Teil bestand in dem vom eigentlichen Klimamodell unabhängigen Vergleich der verschiedenen Eingangsdaten auf unterschiedlichen Auflösungen und deren Performanz in allen Teilen der Erde, wobei ein besonderer Fokus auf der Qualität in den späteren Modellgebieten lag. Unter Berücksichtigung der Faktoren, wie einer globalen Verfügbarkeit der Daten, einer verbesserten räumlichen Auflösung und einer kostenlosen Nutzung der Daten sowie verschiedener Validationsergebnissen von anderen Studien, wurden in dieser Arbeit vier neue Topographiedatensätze (SRTM, ALOS, TANDEM und ASTER) und drei neue Bodendatensätze (FAOn, Soilgrid und HWSD) für die Verwendung im Präprozess von REMO aufbereitet und miteinander sowie mit den bisher in REMO verwendeten Daten verglichen. Auf Grundlage dieser Vergleichsstudien schieden bei den Topographiedaten die verwendeten Datensatz-Versionen von SRTM, ALOS und TANDEM für die in dieser Arbeit durchgeführten REMO-Läufe aus. Bei den neuen Bodendatensätzen wurde ausgenutzt, dass diese verschiedenen Bodeneigenschaften für unterschiedliche Tiefen als Karten zur Verfügung stellen. In REMO wurden bisher alle benötigten Bodenparameter abhängig von fünf verschiedenen Bodentexturklassen und einer zusätzlichen Torfklasse ausgewiesen und als konstant über die gesamte Modellbodensäule (bis ca. 10m) angenommen. Im zweiten Teil wurden auf Basis der im ersten Teil ausgewählten neuen Datensätze und den neu verfügbaren Bodenvariablen verschiedene Sensitivitätsstudien über das Beispieljahr 2000 durchgeführt. Dabei wurden verschiedene neue Parametrisierungen für die bisher aus der Textur abgeleiteten Bodenvariablen und die Parametrisierung von weiteren hydrologischen und thermalen Bodeneigenschaften verglichen. Ferner wurde aufgrund der neuen nicht über die Tiefe konstanten Bodeneigenschaften eine neue numerische Methode zur Berechnung der Bodentemperaturen der fünf Schichten in REMO getestet, welche wiederum andere Anpassungen erforderte. Der Test und die Auswahl der verschiedenen Datensatz- und Parametrisierungsversionen auf die Modellperformanz wurde in drei Experimentpläne unterteilt. Im ersten Plan wurden die Auswirkungen der ausgewählten Topographie- und Bodendatensätze überprüft. Der zweite Plan behandelte die Unterschiede der verschiedenen Parametrisierungsarten der Bodenvariablen hinsichtlich der verwendeten Variablen zur Berechnung der Bodeneigenschaften, der über die Tiefe variablen oder konstanten Eigenschaften und der verwendeten Berechnungsmethode der Bodentemperaturänderungen. Durch die Erkenntnisse aus diesen beiden Experimentplänen, die für beide Untersuchungsgebiete durchgeführt wurden, ergaben sich im dritten Plan weitere Parametrisierungsänderungen. Alle Änderungen dieses dritten Experimentplans wurden sukzessiv getestet, sodass der paarweise Vergleich von zwei aufeinanderfolgenden Modellläufen die Auswirkungen der Neuerung im jeweils zweiten Lauf widerspiegelt. Der letzte Teil der Arbeit bestand aus der Analyse von fünf längeren Modellläufen (2000-2018), die zur Überprüfung der Ergebnisse aus den Sensitivitätsstudien sowie zur Einschätzung der Performanz in weiteren teilweise extremen atmosphärischen Bedingungen durchgeführt wurden. Hierfür wurden die bisherige Modellversion von REMO (id01) für die beiden Untersuchungsgebiete EUR-44 und GER-11 als Referenzläufe, zwei aufgrund der Vergleichsergebnisse von Experimentplan 3 selektierte Modellversionen (id06 und id15a für GER-11) sowie die finale Version (id18a für GER-11), die alle vorgenommenen Änderungen dieser Arbeit enthält, ausgewählt.
Es stellte sich heraus, dass sowohl die neuen Topographiedaten als auch die neuen Bodendaten große Differenzen zu den bisherigen Daten in REMO haben. Zudem änderten sich die von diesen konstanten Eingangsdaten abgeleiteten Hilfsvariablen je nach verwendeter Parametrisierung sehr deutlich. Dies war besonders gut anhand der Bodenparameter zu erkennen. Sowohl die räumliche Verteilung als auch der Wertebereich der verschiedenen Modellversionen unterschieden sich stark. Eine Einschätzung der Qualität der resultierenden Parameter wurde jedoch dadurch erschwert, dass auch die verschiedenen zur Validierung herangezogenen Bodendatensätze für diese Parameter deutlich voneinander abweichen. Die finale Modellversion id18a ähnelte trotz der umfassenden Änderungen in den meisten Variablen den Ergebnissen der bisherigen REMO-Version. Je nach zeitlicher und räumlicher Aggregation sowie unterschiedlichen Regionen und Jahreszeiten wurden leichte Verbesserungen, aber auch leichte Verschlechterungen im Vergleich zu den klimatologischen Validationsdaten festgestellt. Größere Veränderungen im Vergleich zur bisherigen Modellversion konnten in den tieferen Bodenschichten aufgezeigt werden, welche allerdings aufgrund von fehlenden Validationsdaten nicht beurteilt werden konnten. Für alle 2m-Temperaturen konnte eine tendenzielle leichte Erwärmung im Vergleich zum bisherigen Modelllauf beobachtet werden, was sich einerseits negativ auf die ohnehin durchschnittlich zu hohe Minimumtemperatur, aber andererseits positiv auf die bisher zu niedrige Maximumtemperatur des Modells in den betrachteten Gebieten auswirkte. Im Niederschlagssignal und in den 10m-Windvariablen konnten keine signifikanten Änderungen nachgewiesen werden, obwohl die neue Topographie an manchen Stellen im Modellgebiet deutlich von der bisherigen abweicht. Des Weiteren variierte das Ranking der verschiedenen Modellversionen jeweils nach dem angewendeten Qualitätsindex.
Um diese Ergebnisse besser einordnen zu können, muss berücksichtigt werden, dass die neuen Daten für Modellgebiete mit 50 bzw. 12km räumlicher Auflösung und der damit verbundenen hydrostatischen Modellversion getestet wurden. Zudem sind vor allem in Fall der Topographie die bisher enthaltenen GTOPO-Daten (1km Auflösung) für die Aggregation auf diese gröbere Modellauflösung geeignet. Die bisherigen Bodendaten stoßen jedoch mit 50km Auflösung bereits an ihre Grenzen. Zusätzlich ist zu beachten, dass nicht nur die Mittelwerte dieser Daten, sondern auch deren Subgrid-Variabilität als Variablen im Modell für verschiedene Parametrisierungen verwendet werden. Daher ist es essentiell, dass die Eingangsdaten eine deutlich höhere Auflösung bereitstellen als die zur Modellierung definierte Auflösung. Für lokale Klimasimulationen mit Auflösungen im niedrigen Kilometerbereich spielen auch die Vertikalbewegungen (nicht-hydrostatische Modellversion) eine wichtige Rolle, die stark von der Topographie sowie deren horizontaler und vertikaler Änderungsrate beeinflusst werden, was die in dieser Arbeit eingebauten wesentlich höher aufgelösten Daten für die zukünftige Weiterentwicklung von REMO wertvoll machen kann.
Open Spaces in Alpine Countries: Analytical Concepts and Preservation Strategies in Spatial Planning
(2020)
Open spaces in the Alps are becoming noticeably scarcer, and the long-term consequences for humans and the environment are often overlooked. Open spaces preserve ecosystem services but are under pressure in many Alpine valleys due to demographic and economic development as well as corresponding technical and tourism infrastructure. This article conceptualizes and measures open spaces in Alpine environments. In addition to analyzing existing spatial planning instruments and the open spaces resulting from 2 of them-the Bavarian Alpenplan in Germany and the Tyrolean Ruhegebiete in Austria-we identify open spaces in Switzerland using a geographic information system. More generally, we discuss how spatial planning deals with open spaces. Results show that both the Alpenplan and the Ruhegebiete have contributed significantly to the protection of open spaces in the Bavarian and Tyrolean Alps since the 1970s. Indeed, both approaches prevented several development projects. In the Swiss Alps, open spaces cover 41.9% of the Alpine Convention area. A share of 40.3% vegetation-free open spaces shows that they are concentrated in high alpine areas. Of the open spaces identified, 64.6% are covered by protected areas. Hence, about one third of the open spaces still existing in the Swiss Alps need preservation, not only for ecological connectivity reasons but also to preserve them for generations to come. We conclude that different sectoral approaches for the conservation of open spaces for people and natural heritage in the Alps and other high mountain ranges should be better coordinated. In addition, much more intensive crossborder cooperation in spatial development and planning is needed to preserve open spaces throughout the Alpine arc.
Episodic low oxygenated conditions on the sea-floor are likely responsible for exceptional preservation of animal remains in the upper Amouslek Formation (lower Cambrian, Stage 3) on the northern slope of the western Anti-Atlas, Morocco. This stratigraphic interval has yielded trilobite, brachiopod, and hyolith fossils with preserved soft parts, including some of the oldest known trilobite guts. The "Souss fossil lagerstatte" (newly proposed designation) represents the first Cambrian fossil lagerstatte in Cambrian strata known from Africa and is one of the oldest trilobite-bearing fossil lagerstatten on Earth. Inter-regional correlation of the Souss fossil lagerstatte in West Gondwana suggests its development during an interval of high eustatic levels recorded by dark shales that occur in informal upper Cambrian Series 2 in Siberia, South China, and East Gondwana.
Reliable near-surface soil moisture (θ) information is crucial for supporting risk assessment of future water usage, particularly considering the vulnerability of agroforestry systems of Mediterranean environments to climate change. We propose a simple empirical model by integrating dual-polarimetric Sentinel-1 (S1) Synthetic Aperture Radar (SAR) C-band single-look complex data and topographic information together with in-situ measurements of θ into a random forest (RF) regression approach (10-fold cross-validation). Firstly, we compare two RF models' estimation performances using either 43 SAR parameters (θNov\(^{SAR}\)) or the combination of 43 SAR and 10 terrain parameters (θNov\(^{SAR+Terrain}\)). Secondly, we analyze the essential parameters in estimating and mapping θ for S1 overpasses twice a day (at 5 a.m. and 5 p.m.) in a high spatiotemporal (17 × 17 m; 6 days) resolution. The developed site-specific calibration-dependent model was tested for a short period in November 2018 in a field-scale agroforestry environment belonging to the “Alento” hydrological observatory in southern Italy. Our results show that the combined SAR + terrain model slightly outperforms the SAR-based model (θNov\(^{SAR+Terrain}\) with 0.025 and 0.020 m3 m\(^{−3}\), and 89% compared to θNov\(^{SAR}\) with 0.028 and 0.022 m\(^3\) m\(^{−3}\, and 86% in terms of RMSE, MAE, and R2). The higher explanatory power for θNov\(^{SAR+Terrain}\) is assessed with time-variant SAR phase information-dependent elements of the C2 covariance and Kennaugh matrix (i.e., K1, K6, and K1S) and with local (e.g., altitude above channel network) and compound topographic attributes (e.g., wetness index). Our proposed methodological approach constitutes a simple empirical model aiming at estimating θ for rapid surveys with high accuracy. It emphasizes potentials for further improvement (e.g., higher spatiotemporal coverage of ground-truthing) by identifying differences of SAR measurements between S1 overpasses in the morning and afternoon.
Climate and land-use change are key drivers of environmental degradation in the Anthropocene, but too little is known about their interactive effects on biodiversity and ecosystem services. Long-term data on biodiversity trends are currently lacking. Furthermore, previous ecological studies have rarely considered climate and land use in a joint design, did not achieve variable independence or lost statistical power by not covering the full range of environmental gradients.
Here, we introduce a multi-scale space-for-time study design to disentangle effects of climate and land use on biodiversity and ecosystem services. The site selection approach coupled extensive GIS-based exploration (i.e. using a Geographic information system) and correlation heatmaps with a crossed and nested design covering regional, landscape and local scales. Its implementation in Bavaria (Germany) resulted in a set of study plots that maximise the potential range and independence of environmental variables at different spatial scales.
Stratifying the state of Bavaria into five climate zones (reference period 1981–2010) and three prevailing land-use types, that is, near-natural, agriculture and urban, resulted in 60 study regions (5.8 × 5.8 km quadrants) covering a mean annual temperature gradient of 5.6–9.8°C and a spatial extent of ~310 × 310 km. Within these regions, we nested 180 study plots located in contrasting local land-use types, that is, forests, grasslands, arable land or settlement (local climate gradient 4.5–10°C). This approach achieved low correlations between climate and land use (proportional cover) at the regional and landscape scale with |r ≤ 0.33| and |r ≤ 0.29| respectively. Furthermore, using correlation heatmaps for local plot selection reduced potentially confounding relationships between landscape composition and configuration for plots located in forests, arable land and settlements.
The suggested design expands upon previous research in covering a significant range of environmental gradients and including a diversity of dominant land-use types at different scales within different climatic contexts. It allows independent assessment of the relative contribution of multi-scale climate and land use on biodiversity and ecosystem services. Understanding potential interdependencies among global change drivers is essential to develop effective restoration and mitigation strategies against biodiversity decline, especially in expectation of future climatic changes. Importantly, this study also provides a baseline for long-term ecological monitoring programs.
Impacts of climate variability and change on Maize (\(Zea\) \(mays\)) production in tropical Africa
(2022)
Climate change is undeniable and constitutes one of the major threats of the 21st century. It impacts sectors of our society, usually negatively, and is likely to worsen towards the middle and end of the century. The agricultural sector is of particular concern, for it is the primary source of food and is strongly dependent on the weather. Considerable attention has been given to the impact of climate change on African agriculture because of the continent’s high vulnerability, which is mainly due to its low adaptation capac- ity. Several studies have been implemented to evaluate the impact of climate change on this continent. The results are sometimes controversial since the studies are based on different approaches, climate models and crop yield datasets. This study attempts to contribute substantially to this large topic by suggesting specific types of climate pre- dictors. The study focuses on tropical Africa and its maize yield. Maize is considered to be the most important crop in this region. To estimate the effect of climate change on maize yield, the study began by developing a robust cross-validated multiple linear regression model, which related climate predictors and maize yield. This statistical trans- fer function is reputed to be less prone to overfitting and multicollinearity problems. It is capable of selecting robust predictors, which have a physical meaning. Therefore, the study combined: large-scale predictors, which were derived from the principal component analysis of the monthly precipitation and temperature; traditional local-scale predictors, mainly, the mean precipitation, mean temperature, maximum temperature and minimum temperature; and the Water Requirement Satisfaction Index (WRSI), derived from the specific crop (maize) water balance model. The projected maize-yield change is forced by a regional climate model (RCM) REMO under two emission scenarios: high emission scenario (RCP8.5) and mid-range emission scenario (RCP4.5). The different effects of these groups of predictors in projecting the future maize-yield changes were also assessed. Furthermore, the study analysed the impact of climate change on the global WRSI. The results indicate that almost 27 % of the interannual variability of maize production of the entire region is explained by climate variables. The influence of climate predictors on maize-yield production is more pronounced in West Africa, reaching 55 % in some areas. The model projection indicates that the maize yield in the entire region is expected to decrease by the middle of the century under an RCP8.5 emission scenario, and from the middle of the century to the end of the century, the production will slightly recover but will remain negative (around -10 %). However, in some regions of East Africa, a slight increase in maize yield is expected. The maize-yield projection under RCP4.5 remains relatively unchanged compared to the baseline period (1982-2016). The results further indicate that large-scale predictors are the most critical drivers of the global year-to-year maize-yield variability, and ENSO – which is highly correlated with the most important predictor (PC2) – seems to be the physical process underlying this variability. The effects of local predictors are more pronounced in the eastern parts of the region. The impact of the future climate change on WRSI reveals that the availability of maize water is expected to decrease everywhere, except in some parts of eastern Africa.
Die imperiale Lebensweise westlicher Industrienationen, die sich durch ein permanentes Streben nach Wirtschaftswachstum ausdrückt, bringt den Planeten an die Grenzen seiner Tragfähigkeit. In den letzten Jahren wurden jedoch – bestärkt durch die Weltwirtschaftskrise 2007/08 – Alternativen zum Modell des permanenten Wachstums immer populärer, die sich anstatt auf ökonomischen Wohlstand vermehrt auf soziale und ökologische Belange des gesellschaftlichen Zusammenlebens fokussierten. Unter dem Begriff der Postwachstumsbewegung sammelten sich Ansätze, Ideen und Akteure, die gemeinsam für eine Zukunft fernab jeglicher Wachstumszwänge und innerhalb der planetaren Grenzen kämpfen.
Vor dem Hintergrund der zunehmenden sozialen und ökologischen Herausforderungen wurden nun erstmals sozial-ökologische Nischenakteure aus drei unterschiedlichen Bereichen der Postwachstumsbewegung gemeinsam in einem Forschungsvorhaben – unter besonderer Berücksichtigung gesellschaftlicher, organisatorischer und territorialer Einbettungsprozesse – untersucht. Eingebettet ist diese Untersuchung in den theoretisch-konzeptionellen Ansatz der sozial-ökologischen Transformation, deren inkrementeller Wandel mithilfe der Multi-Level-Perspektive beschrieben werden kann. Die Kombination dieses spezifischen theoretisch-konzeptionellen Ansatzes und der empirischen Erhebung ist das Alleinstellungsmerkmal der vorliegenden Untersuchung.
Es zeigte sich, dass alle untersuchten Nischenakteure eine deutlich progressive Unternehmungsphilosophie vertreten, die häufig in einer Unternehmungsorganisation mit flachen Hierarchien und konsensbasierten Entscheidungsfindungen mündet. Besonders gesellschaftliche Einbettungsprozesse bedingen den Erfolg oder Misserfolg der Nischenentwicklung. Organisatorische Einbettung kommt derweil vor allem im Aufbau weitreichender Netzwerkstrukturen zum Tragen, die die Innovationsfähigkeit und Stabilität der Nische unterstützen. Eine starke territoriale Einbettung steigert den lokal-regionalen Einfluss der Nischeninnovationen und generiert Rückhalt in der Bevölkerung.
Forest systems provide crucial ecosystem functions to our environment, such as balancing carbon stocks and influencing the local, regional and global climate. A trend towards an increasing frequency of climate change induced extreme weather events, including drought, is hereby a major challenge for forest management. Within this context, the application of remote sensing data provides a powerful means for fast, operational and inexpensive investigations over large spatial scales and time. This study was dedicated to explore the potential of satellite data in combination with harmonic analyses for quantifying the vegetation response to drought events in German forests. The harmonic modelling method was compared with a z-score standardization approach and correlated against both, meteorological and topographical data. Optical satellite imagery from Landsat and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) was used in combination with three commonly applied vegetation indices. Highest correlation scores based on the harmonic modelling technique were computed for the 6th harmonic degree. MODIS imagery in combination with the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) generated hereby best results for measuring spectral response to drought conditions. Strongest correlation between remote sensing data and meteorological measures were observed for soil moisture and the self-calibrated Palmer Drought Severity Index (scPDSI). Furthermore, forests regions over sandy soils with pine as the dominant tree type were identified to be particularly vulnerable to drought. In addition, topographical analyses suggested mitigated drought affects along hill slopes. While the proposed approaches provide valuable information about vegetation dynamics as a response to meteorological weather conditions, standardized in-situ measurements over larger spatial scales and related to drought quantification are required for further in-depth quality assessment of the used methods and data.
"Die Innenstadt braucht den Handel, der Handel aber nicht die Innenstadt", lautet eine oft formulierte These bezüglich des Verhältnisses von Handel und Innenstadt – nicht erst seit der Covid-19-Pandemie. Die Krise hat die Herausforderungen des Strukturwandels im Einzelhandel erneut offengelegt und teils Entwicklungen beschleunigt. Besonders hervorzuheben sind zum einen Handlungsbedarfe im Bereich der Digitalisierung sowie die dringende Notwendigkeit einer überdachten Auseinandersetzung über das Verhältnis von Innenstadt und Einzelhandel. Neben Fragen zur zukünftigen Gestaltung des Einzelhandels und seiner Bedeutung für Innenstädte, sind auch Fragen zur Bedeutung anderer Branchen/Einrichtungen/Angebote (z.B. Gastronomie, Handwerk, Kultureinrichtungen, Kitas, Sport- und Bildungseinrichtungen, aber auch Freiräume, Grünflächen, verkehrsberuhigte Bereiche oder lokale Kurierdienste) für den Einzelhandel vermehrt aus Perspektive der geographischen Handelsforschung zu beantworten. Mit der Krise wurden Defizite und Handlungsfelder in den Blick gerückt, deren Bearbeitung schon lange ansteht. Die Chance liegt darin, diesen Aufmerksamkeitsschub konstruktiv zu nutzen und realistische fall- und standortspezifische Perspektiven für Innenstädte und ihre Akteur*innen jetzt zu verhandeln und nicht weiter auf die lange Bank zu schieben. Der vorliegende Band vereint neun handelsgeographische Beiträge von Wissenschaftler*innen und Praktiker*innen, die die Auswirkungen der Covid-19-Pandemie erörtern und damit einen wichtigen Beitrag für die notwendige Diskussion der Zukunft von Innenstädten und Handel leisten.
This study examines the relationship between variations of the Southern Annular Mode (SAM) and black carbon (BC) at 550 nm aerosol optical depth (AOD) in the Western Cape province (WC). Variations of the positive (negative) phase of the SAM are found to be related to regional circulation types (CTs) in southern Africa, associated with suppressed (enhanced) westerly wind over the WC through the southward (northward) migration of Southern Hemisphere mid-latitude cyclones. The CTs related to positive (negative) SAM anomalies induce stable (unstable) atmospheric conditions over the southwestern regions of the WC, especially during the austral winter and autumn seasons. Through the control of CTs, positive (negative) SAM phases tend to contribute to the build-up (dispersion and dilution) of BC in the study region because they imply dry (wet) conditions which favor the build-up (washing out) of pollutant particles in the atmosphere. Indeed, recent years with an above-average frequency of CTs related to positive (negative) SAM anomalies are associated with a high (low) BC AOD over southwesternmost Africa.
Sacred water canals or lakes, which provided water for all kinds of purification rites and other activities, were very specific and important features of temples in ancient Egypt. In addition to the longer-known textual record, preliminary geoarchaeological surveys have recently provided evidence of a sacred canal at the Temple of Bastet at Bubastis. In order to further explore the location, shape, and course of this canal and to find evidence of the existence of a second waterway, also described by Herodotus, 34 drillings and five 2D geoelectrical measurements were carried out in 2019 and 2020 near the temple. The drillings and 2D ERT surveying revealed loamy to clayey deposits with a thickness of up to five meters, most likely deposited in a very low energy fluvial system (i.e., a canal), allowing the reconstruction of two separate sacred canals both north and south of the Temple of Bastet. In addition to the course of the canals, the width of about 30 m fits Herodotus’ description of the sacred waterways. The presence of numerous artefacts proved the anthropogenic use of the ancient canals, which were presumably connected to the Nile via a tributary or canal located west or northwest of Bubastis.
Background
Breast cancer (BC), which is most common in elderly women, requires a multidisciplinary and continuous approach to care. With demographic changes, the number of patients with chronic diseases such as BC will increase. This trend will especially hit rural areas, where the majority of the elderly live, in terms of comprehensive health care.
Methods
Accessibility to several cancer facilities in Bavaria, Germany, was analyzed with a geographic information system. Facilities were identified from the national BC guideline and from 31 participants in a proof‐of‐concept study from the Breast Cancer Care for Patients With Metastatic Disease registry. The timeframe for accessibility was defined as 30 or 60 minutes for all population points. The collection of address information was performed with different sources (eg, a physician registry). Routine data from the German Census 2011 and the population‐based Cancer Registry of Bavaria were linked at the district level.
Results
Females from urban areas (n = 2,938,991 [ie, total of females living in urban areas]) had a higher chance for predefined accessibility to the majority of analyzed facilities in comparison with females from rural areas (n = 3,385,813 [ie, total number of females living in rural areas]) with an odds ratio (OR) of 9.0 for cancer information counselling, an OR of 17.2 for a university hospital, and an OR of 7.2 for a psycho‐oncologist. For (inpatient) rehabilitation centers (OR, 0.2) and genetic counselling (OR, 0.3), women from urban areas had lower odds of accessibility within 30 or 60 minutes.
Conclusions
Disparities in accessibility between rural and urban areas exist in Bavaria. The identification of underserved areas can help to inform policymakers about disparities in comprehensive health care. Future strategies are needed to deliver high‐quality health care to all inhabitants, regardless of residence.
Park−People Relationships: The Socioeconomic Monitoring of National Parks in Bavaria, Germany
(2021)
Questions about park–people relationships and the understanding and handling of the conflicts that may result from the creation and management of national parks in the surrounding area are prerequisites for both successful park management and sustainable rural tourism development. This paper analyzes the roles that research may play in relation to park–people relationships in the context of the two oldest German national parks located in Bavaria. The different fields of action of national parks are used to identify the potential for conflict, using detailed case studies from the Bavarian Forest and Berchtesgaden National Parks using quantitative population surveys carried out in 2018. The overall attitude towards both national parks is overwhelmingly positive, with trust towards park administrations and the perceived economic benefits from rural tourism being the attitudes most strongly correlated to the overall level of park–people relationships. Nevertheless, some points of contention still exist, like the ecological integrity approach towards strict nature conservation and related landscape changes (e.g., deadwood cover). A comparison over time shows in both cases that the spatial proximity to the protected area negatively influences people’s attitudes towards the parks, but less so than in the past. Recommendations for national park management include communicating proactively and with greater transparency with locals and decision-makers, to identify conflicts earlier and, where possible, to eliminate them. Furthermore, developing a standardized method to monitor park–people relationships in Germany is a must and would benefit integrated approaches in research and management based on conservation social science.