Das Projekt "Funktionale Pflanzenmerkmale übersetzt in Vegetationsdynamik - Verbindung von Umweltfaktoren, funktionaler Diversität und Kohlenstoffspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, Arbeitsgruppe Landschaftsökologie durchgeführt. SP 5 assumes that responses of plants to changes of climate and land use depend on their functional traits rather than on their taxonomic affiliation. Through shifts in plant functional trait composition, changes in the biodiversity component of ecosystems also affect nutrient and water cycling and the capacity of the ecosystem to adapt to changes of climate and land use. Here, we combine an empirical and a modelling approach to better understand the relationships between the composition of plant functional traits, environment, and ecosystem functioning in the Kilimanjaro region. Our first objective is to understand the response of ecophysiological and regenerative traits of plant species and communities to changes in soil resources, land use and fire as well as effects of plant traits on ecosystem functions such as nutrient and water cycling or plant - animal interactions, including seed dispersal. Plant traits will be assessed by sampling approx. 120 species for morphological traits and approx. 60 species for traits requiring laboratory analysis in 60 plots. The trait composition of the communities of these selected species will be related to environmental and ecosystem parameters (recorded by subprojects 2, 3, 4, 6, 7, 8) using statistical approaches. Traits will be classified into response and effect traits depending on whether they respond to the environment and/or affect ecosystem properties. The second objective is to develop an individual and process-based vegetation model to study the transient dynamics of vegetation types in response to environmental factors and human disturbances. The plant trait data sampled in the field will be used to parameterise main parts of the vegetation model. The model will be based on the FORMIND approach. Inventory data and empirical trait-environment relationships will be important to calibrate and validate model formulations. With the help of the vegetation model we will study successional dynamics and the impact of disturbances on tree communities, focusing on the role of plant traits.
Das Projekt "Vegetationskundliche Untersuchungen im Bergwald am Kilimanjaro" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Botanisches Institut, Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie durchgeführt. Der Kilimanjaro weist zur Zeit noch einen weitgehend geschlossenen Waldgürtel auf. Durch eine stark unterschiedliche Niederschlagsverteilung einerseits und eine ausgeprägte Höhenzonierung andererseits ergibt sich eine hohe Diversität der Waldbestände im Hinblick auf Artenzusammensetzung, Schichtung und Lebensformen. Insbesondere der Bergwald des Südhanges ist in seiner Vielfalt nicht nur wegen seines Epiphyten- und Farnreichtums einzigartig in Ostafrika. Hier finden sich große Gebiete, die aufgrund ihrer Unzugänglichkeit noch unberührt sind. Somit bietet sich die einmalige Gelegenheit, diesen interessanten Lebensraum in natürlicher Ausprägung zu studieren. Dies wurde vom Antragsteller in einem vorangegangenen DFG-Projekt begonnen. Im Rahmen des hier beantragten Habilstipendiums soll dieses umfangreiche Projekt abgeschlossen werden. Erstes Ziel ist die Vervollständigung der vegetationskundlich ökologischen Bestandserfassung aller Waldtypen und ihrer Regeneration. Im Anschluss daran eine Vegetationskarte erstellt werden. Mit diesen Arbeiten wird eine wissenschaftliche Grundlage für die immer dringlicher werdenden gezielten Schutzmaßnahmen geschaffen.
Das Projekt "Nährstoffdynamik tropischer Bergwälder am Beispiel des Kilimanjaro: Kennzeichnung der Belastbarkeit und des Regenerationspotentials" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Bodenkunde und Bodengeographie durchgeführt. Bergwälder sind für Biodiversität und Wasserversorgung weiter Gebiete Ostafrikas von großer Bedeutung. Durch verschiedene Eingriffe gefährdet der Mensch jedoch diese Ökosysteme. Im Rahmen zweier eng abgestimmter Projekte sollen die Biodiversitätsdynamik (AG Müller-Hohenstein) und die Nährstoffdynamik (AG Zech) im Verlauf der Regeneration gestörter Bergwaldstandorte in verschiedenen Höhenlagen am Kilimanjaro untersucht werden mit dem Ziel, ihre Belastbarkeit in Abhängigkeit von den Standortsgegebenheiten besser verstehen zu können.
Das Projekt "Biodiversitätsdynamik tropischer Bergwälder am Beispiel des Kilimanjaro: Verlauf der Waldregeneration nach Störungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Im Rahmen zweier eng abgestimmter Projekte sollen die Biodiversitätsdynamik (AG Müller-Hohenstein) und die Nährstoffdynamik (AG Zech) im Verlauf der Regeneration eines tropischen Bergwaldes am Kilimanjaro aus einem Höhengradienten von 1800 m bis 3100 m über NN erforscht werden. Dabei untersucht die AG Müller-Hohenstein die zeitliche Änderung der Diversität sowohl auf der Ebene der Physiognomie der Vegetation als auch auf der Ebene floristischer und faunistischer Gruppen mit dem Ziel, detaillierte Einblicke in die natürliche Steuerung der Waldregeneration zu gewinnen. Auf anthropogen sowie durch Baumstürze oder Hangrutschungen verursachten Lichtungen unterschiedlichen Alters wird das Arteninventar aller verholzenden Pflanzen erhoben (Floristische Biodiversität). Es folgen auf denselben Flächen Aufnahmen der Physiognomie der Vegetation (physiognomische Biodiversität) sowie in einem dritten Schritt Untersuchungen zur Verbreitung nachtaktiver Schmetterlingsarten (Lepidoptera) mittels Lichtfang (faunistische Biodiversität).
Das Projekt "Radiocarbon dating of ice from a Kilimanjaro plateau glacier" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Labor für Radio- und Umweltchemie durchgeführt. High-alpine ice cores from mid- and low-latitude glaciers and ice caps provide regional climate signals in areas inhabited by the majority of the worlds population. Interpreting the information contained in natural climate archives requires a precise chronology. For high-alpine ice cores there is a lack of an appropriate dating tool for the lowermost section since strong ice flow induced layer thinning limits counting of annual layers in the best case to a couple of centuries and is not suitable for the oldest and deepest ice. Glacier flow is dominated by the small-scale geometry of bedrock, resulting in a strongly non-linear depth-age relationship over time, which cannot be fully resolved using physical ice flow models. Under these circumstances, radiocarbon analysis can provide an absolute date. Radiocarbon dating has been successfully applied to ice cores, when sufficient organic material such as wood fragments or insects was found. However, this has rarely been the case - a fact limiting the wider application of this technique. To overcome this problem, a recently developed approach is to use carbonaceous aerosols contained in the ice for radiocarbon dating. Carbonaceous particles are a major component of naturally occurring aerosols that are emitted ubiquitously or formed in the atmosphere and transported to potential ice core sites. Radiocarbon dating using the organic carbon fraction was applied by our group to different ice cores from Nevado Illimani (Andes, 6300 m asl), Colle Gnifetti (Alps, 4450 m asl), and Tsambagarav (Altai, 4140 m asl). For the first two ice cores the ages cover a time span from 1000 to more than 10000 years, whereas the latter has a basal ice age of approximately 6000 years. This novel radiocarbon approach is promising to help resolving the current debate about the age of the Kilimanjaro plateau glaciers. Palaeoclimate reconstructions based on six ice cores, assigned a basal age of 11700 years. Another study claims that plateau glaciers on Kilimanjaro are subject to recurring cycles of waxing and waning controlled primarily by atmospheric moisture. An absence of the ice bodies was reconstructed for the period around 850 years ago. This proposal seeks funding for a 1-year extension of the 3-years SNF project 'Radiocarbon dating of glacier ice' to finalize the PhD thesis of Alexander Zapf. The aim is the radiocarbon dating of 48 ice samples collected during our 2011 expedition to Kilimanjaro. A stratigraphic sequence of samples from the exposed vertical ice cliffs at the margins of the Northern Ice Field was obtained from horizons characterized by varying particle concentrations. The Kilimanjaro ice fields are subject to rapid areal shrinkage and thinning. (...)
Das Projekt "Gletscher-Klima Beziehung Mount Kenya" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Geographie durchgeführt. A combined investigation of glacier history and multi-scale climate dynamics on tropical high mountains - from both field measurements and modelling - has the potential for revealing a sophisticated history of climate in the tropical mid-troposphere, where routine meteorological measurements are very rare. Complementary to our glacier-climate studies on Kilimanjaro we propose to perform a glacier-climate study on Lewis Glacier, Mount Kenya. For Lewis Glacier, the most comprehensive tropical glacier data set is available and respective analyses promise to provide detailed information about post Little Ice Age glacier-climate interactions in a multi spatio-temporal scale. Whereas Kilimanjaro provides insight to atmospheric moisture related glacier and climate variations and changes, from Mount Kenya - that is 1000 m lower - we expect also information on air temperature variations and trends. Conceptually, measured detailed short term and long term annual glacier mass balances - the first to be measured in field experiments, the latter available for 1979 to 1996 - provide the basis for optimising and evaluating a glacier mass balance model. By modelling mass balances from gridded atmospheric information an improved state of understanding in terms of enhanced time, space and process resolution can be achieved. In a next step, these improved mass balance series will be statistically related to large scale climate patterns and modes. For selected events and for classes of mass balance conditions meso-scale atmospheric dynamics on the mountain will be studied with a regional climate model. With the proposed project we expect to provide comprehensive insight to processes and multi-scale drivers that cause the growth and decay of glaciers on Mount Kenya. Finally, we plan to merge findings from Kilimanjaro and from Mount Kenya toward a new state of understanding on climate over tropical East Africa, particularly in the mid troposphere.
Das Projekt "Klimawandel und Gletschergeschichte am Kilimanjaro" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Geographie durchgeführt. Gletscher haben im 20. Jh. weltweit starke Rückgänge erfahren, was auch für Gletscher in den Tropen gilt. Obwohl die Gletscher am Kilimanjaro (Tansania) ähnliche Charakteristika wie andere tropische Gletscher aufweisen (starke Empfindlichkeit auf Klimaelemente, die von der Luftfeuchtigkeit gesteuert werden), verlangt die Untersuchung ihres Verhaltens eine spezielle Sichtweise. Diese ist notwendig, da am Kilimanjaro zwei verschiedene Gletschersysteme existieren: die tafelförmigen Gletscher auf dem Gipfelplateau und die Hanggletscher unterhalb des Gipfelplateaus auf den steilen Flanken des Berges. Plateaugletscher sind von seitlich zurückweichenden, vertikalen Eiskliffs umrandet, die zu einer stetigen Abnahme der Ausdehnung von Plateaugletschern führen - selbst wenn sich auf deren horizontalen Oberflächen Schnee und folglich Gletschermasse ansammelt. Ein Vorprojekt konnte belegen, dass die klimatische Hauptursache für den seit 1880 andauernden Rückgang der Gletscher am Kilimanjaro ein regional trockeneres Klima seit dem späten 19. Jh. ist. Ebenso wurde klar, dass das gegenwärtige Klima die Gletscher nahe an das vollständige Verschwinden drängt. Dies wirft wiederum die Frage auf, unter welchen Klimabedingungen sie überhaupt existieren und sich bilden konnten. Das beantragte Projekt setzt sich daher das Ziel, eine mindestens 500 Jahre umfassende Zeitreihe des Gletscherverhaltens am Kilimanjaro zu rekonstruieren. Da andere Rekonstruktionen (v.a. Seespiegelstände) andeuten, dass die regionalen Klimaschwankungen vor 1880 größer als nachher waren, scheint es möglich, dass die Gletscher am Kilimanjaro eine relativ kurze Lebenszeit und daher ein zyklisches Verhalten aufweisen. Im vorgeschlagenen Projekt werden meteorologische Messungen im Gipfelbereich des Kilimanjaro dazu dienen, ein Massenbilanzmodell anzutreiben, zu kalibrieren und zu validieren. Dieses an der Physik der Gletscher orientierte Modell quantifiziert den Massenaustausch zwischen Gletscher und Atmosphäre. Input-Daten, die mehrere Jahrhunderte umfassen, sollen schließlich aus Simulationen des Paläoklimas mit gekoppelten Zirkulationsmodellen (globale Klimamodelle) kommen. Um den Klimamodell-Output auf die lokalen Verhältnisse am Kilimanjaro zu transferieren, ist eine Regionalisierungstechnik (statistisches Downscaling) notwendig. Durch die Anwendung des regionalisierten Datensatzes auf das Massenbilanzmodell entsteht im letzten Schritt eine mindestens 500-jährige Reihe des Gletscherverhaltens (und potenzieller Zyklizität) am Kilimanjaro, die mit (a) anderen Rekonstruktionen von klimaempfindlichen Umweltsystemen (Seestände, Eisbohrkerne) und (b) der großräumigen Klimadynamik im Zirkulationsmodell verglichen werden kann. Der experimentelle Teil des Projekts betrifft die Modellierung der vertikalen Eiskliffs sowie die Erzeugung zeitlich hochaufgelöster lokaler Daten aus dem globalen Klimamodell. usw.
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| Förderprogramm | 7 |
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