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Vegetationskundliche Untersuchungen zu Waldpotential und Landschaftsgeschichte hochasiatischer Trockengebiete ('Upper Mustang', Nepal)

Im August und September 2001 soll ein auf nepalischem Staatsgebiet gelegener und bis vor kurzem nicht zugänglicher Teil der Hochgebirgshalbwüste des Tibetischen Himalaya bezüglich seiner Wald- und Baumrelikte vegetationskundlich untersucht werden: Isolierte Vorkommen von Juniperus indica geben Anlaß zur Annahme, daß ein Trockengebiet, dessen Klimastationen 153-210 mm Jahresniederschlag verzeichnen, potentiell zumindest Offenwald haben könnte. Das Vorhaben zielt damit auf grundsätzlich neue Erkenntnisse über die Trockengrenze des Waldes. Mittels Pollenanalyse von Seggentorfen (in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. H.-J. Beug, Göttingen) soll die Klima-, Vegetations- und Kulturlandschaftsgeschichte eines Teilraumes des Tibetischen Himalaya erstmals rekonstruiert werden. Die Untersuchungen ordnen sich damit ein in die 'Human Dimension of Global Change' - die Nichtnachhaltigkeit des Ressourcenmanagements vor allem in Grenzräumen wie der Trockengrenze des Waldes.

Sensitivität und Reaktion von Waldgrenzökotonen im Himalaya auf die Klimaerwärmung

Das wissenschaftliche Interesse an der durch den Einfluss des Klimawandels hervorgerufenen Dynamik der alpinen Waldgrenzen ist in jüngster Zeit enorm angestiegen. Eine Verschiebung der Waldgrenze in Reaktion auf die Klimaerwärmung wurde in vielen Hochgebirgen dokumentiert. Der Einfluss der Klimaerwärmung wird auf lokaler Ebene durch nicht-thermische Faktoren moduliert, was zu verzögerten Reaktionen der Waldgrenzen führt. Die bisherigen Ergebnisse aus TREELINE-I legen nahe, dass der dichte Krummholzgürtel aus Rhododendron campanulatum, der die Populationsprozesse der waldgrenzbildenden Baumarten Betula utilis und Abies spectabilis stark beeinträchtigt, eine entscheidende Rolle beim verzögerten Vorrücken der Waldgrenze spielt. Weitere Faktoren sind vermutlich die reduzierte Stickstoffverfügbarkeit und das Bodenfeuchtedefizit in der Vormonsunzeit. Die bisherigen Ergebnisse weisen auf erhebliche Forschungslücken hin, die aussagekräftige Vorhersagen über die Dynamik der Waldgrenze unter den Bedingungen des Klimawandels bisher unmöglich machen.TREELINE II wird die Hypothese testen, dass die Krummholzgürtel die entscheidenden strukturellen Komponenten der Waldgrenzökotone im zentralen Himalaya sind, die jegliche Waldgrenzverschiebungen kontrollieren, und dass der Klimawandel einerseits aufgrund intrinsischer Rückkopplungsmechanismen zu divergierenden räumlichen Reaktionen von Krummholz- und Nicht-Krummholz-Waldgrenzen führt und andererseits divergierende zeitliche Reaktionen aufgrund primär extern (d.h. klimatisch) gesteuerter artspezifischer Wachstumsdynamik innerhalb der Waldgrenzökotone zur Folge hat. TREELINE-II wird das erste Projekt sein, das den wissenschaftlichen Fokus auf die Rolle der Krummholzgürtel bei der Waldgrenzdynamik im Himalaya richtet und die Waldgrenz-Untersuchungsgebiete um Krummholz- und Nicht-Krummholz-Standorte erweitern. Die Untersuchungen sind in einen umfassenden Klima-Umwelt-Analyse- und Modellierungsrahmen eingebettet, der robuste Projektionen potenzieller künftiger Veränderungen in der räumlichen Zonierung und Dynamik der Waldgrenzökotone im Himalaya ermöglicht. Das prozessbasierte Verständnis der unterschiedlichen Reaktion auf den Klimawandel zwischen Krummholz- und Nicht-Krummholz-Waldgrenzen ist der Schlüssel zu der Frage, inwieweit sich Waldgrenzen im Himalaya im 21. Jahrhundert verschieben werden.

Der Einfluss von Schneeschmelze auf die Flüsse im Hochgebirge Asiens

Das Projekt "Quantifying the Influence of SnowmelT on RIVEr Hydrology in High Mountain Asia (STRIVE)" fokussiert sich auf alpine Flüsse und dem Zeitpunkt und Menge der Schneeschmelze im Himalaya . In vielen alpinen Einzugsgebieten stammt ein signifikanter Teil des jährlichen Wasserhaushalts aus der Schneeschmelze, insbesondere während der Monate vor dem Beginn des Monsuns. Da die Gletscher in vielen hochgelegenen Bergregionen weiter schmelzen werden, wird der saisonale Wasserpuffer durch die Schneeschmelze in Zukunft noch wichtiger werden. Auch die Gefahr von Überschwemmungen wird zunehmen, da die steigenden Temperaturen die Schneeschmelze im Frühjahr beschleunigen. Trotz der Bedeutung des Schneewasserhaushalts für viele besiedelte Gebiete sind Zeitpunkt und Volumen der Schneeschmelze nach wie vor nur unzureichend bekannt - insbesondere in Einzugsgebieten in großer Höhe. Um besser quantifizieren zu können, wann und wo das Wasser der Schneeschmelze die alpinen Flüsse erreicht, wird das STRIVE-Projekt einen kombinierten in-situ- und satellitenbasierten Ansatz verwenden, um (1) den Zeitpunkt und die räumliche Verteilung der Schneeschmelze zu überwachen, (2) den Einfluss der Schneeschmelze auf die Flusshöhen und (3) Flusstemperaturen zu bewerten. Die im Rahmen des STRIVE-Projekts gesammelten neuen Daten mit hoher zeitlicher Auflösung werden mit lokalen und regionalen hydrologischen Daten kombiniert, um (4) ein umfassenderes Verständnis der aktuellen Schneeschmelze und deren Wassermenge für alpine Flüsse zu entwickeln. Hier spielen insbesondere die sich verändernden Klimabedingungen eine große Rolle. Die Ergebnisse des STRIVE-Projekts werden für Forscher verschiedener Fachbereiche in der physischen Geographie, Hydrologie und Geomorphologie, zum Einschätzen von Naturgefahren und für Manager sowie Entwickler von Wasserkraftwerken im gesamten Himalaya und in ähnlichen, von der Schneeschmelze angetriebenen alpinen Ökosystemen, von großem Nutzen sein. Um die Forschungszusammenarbeit und den Austausch mit den nepalesischen Partnern zu erleichtern und nachhaltiger zu machen, wird das STRIVE-Projekt zwei Workshops für Nachwuchswissenschaftlerinnen durchführen, die sich mit der Sammlung und Verarbeitung von in-situ- und Fernerkundungsdaten beschäftigen. Diese Workshops werden dazu beitragen, die Ergebnisse und Erkenntnisse des STRIVE-Projekts zu verbreiten und sicherzustellen, dass die entwickelten Methoden und Daten auch nach dem Ende des Projekts in die Forschung und in wasserpolitische Entscheidungen im Himalaya einfließen.

Vegetationskundliche Transektstudien in naturnahen Wäldern und alpinen Matten Bhutans (Südosthimalaya)

Die Vegetation des Himalaya ist bis jetzt nur als Bestandteil bergbäuerlicher Kulturlandschaften, also in Degradationsstadien natürlicher Wälder und alpiner Matten beschrieben. Das einzige Segment des Gebirgsbogens, das (neben weide- und feuerbeeinflußter Vegetation) noch ungestörte Vegetation hat, liegt in Bhutan und war bislang verschlossen. Nach über 20jährigen Vorarbeiten in gestörter Vegetation der pakistanischen, indischen, nepalesischen und chinesischen Himalaya-Regionen hat sich jetzt erstmals die Möglichkeit eröffnet, mit Unterstützung der Bhutanesischen Regierung und von Entwicklungsprojekten auf einer sechsmonatigen Expedition eine floristisch vollständige Inventur mensch-unbeeinflußter Wälder und Matten zwischen 1.000 und 5.000 m durchzuführen und Initialstadien der Weidebeeinflussung zu dokumentieren. An die Erstbeschreibung ungestörter Wälder und Matten schließt sich der Versuch an, grundsätzliche überregionale Fragen der Hochgebirgsforschung einer Klärung näherzubringen:- Können Gebirge zugleich 'Biodiversity hotspots' und Auslöschungszonen sein?- Steuert der Lebenszyklus des Bambus die Bestandesdynamik von Nebelwäldern?- Wie verändert Waldweide die Bestandesstruktur und Artendiversität von Naturwäldern?- Welche Schlußfolgerungen für die Lebensbedingungen von Wald ergeben sich aus der natürlichen Struktur der oberen Waldgrenze in Bhutan?- Welche Unterschiede in Struktur- und Artendiversität bestehen zwischen den von Viehherden und den von Wildtierherden genutzten alpinen Matten.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Die phanerozoische Sedimentabfolge auf dem Außenschelf Balticas unterhalb des kaledonischen Deckenstapels: erste Erkenntnisse von der COSC-2-Bohrung in Schweden

Das COSC-Bohrprojekt ('Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides') ist fester Bestandteil des 'International Scientific Drilling Program' (ICDP) und des 'Swedish Scientific Drilling Program' (SSDP). COSC untersucht die altpaläozoische Schließung des Iapetus-Ozeans und die Kontinent-Kontinent-Kollision zwischen Baltica and Laurentia, die im mittleren Silur zu einer Teilsubduktion des baltischen Kontinentalrandes unter Laurentia und der Bildung eines Orogens vom Himalaya-Typus führte. Während die Platznahme des hochgradig metamorphen Allochthons im Rahmen von COSC-1 im Åre-Gebiet studiert wurde (Durchteufung der subduktionsbezogenen, untere Seve-Decke und der niedrig-gradig metamorphen Särv-Decke in 2014), wird COSC-2 die mächtige paläozoische Sedimentabfolge des Unteren Allochthon und Autochthon, den kaledonischen Hauptabscherhorizont und das präkambrische Grundgebirge des Fennoscandischen Schildes am Liten-See südöstlich Järpen untersuchen. Das beantragte DFG-Projekt konzentriert sich auf die Sedimentabfolge des Kambriums bis Silur in den höheren größer als 1200 m der Bohrung, die in verschiedenen Faziesräumen auf dem Außenschelf und im Vorlandbecken ablagert wurden. Die Schließung des Iapetus-Ozeans, die Kollission zwischen Baltica und Laurentia, die Deckenstapelung entlang der norwegisch-swedischen Deformationsfront und die durch Auflast gesteuerte flexurhafte Deformation am Kontinentalrand veränderte die Konfiguration des baltoskandischen Beckens und formte unterschiedliche Ablagerungsräume in dem zum Orogen parallel verlaufenden Vorlandbecken vom Mittelordoviz bis Silur. Die Sedimentabfolge im Untersuchungsgebiet wird detailliert im Hinblick auf Fazieswechsel und Meeresspiegelschwankungen untersucht werden. Stratigraphische Lücken im Oberordoviz und mögliche Karstbildung in den Kalken des Llandovery könnten Vereisungen und extreme Klimaschankungen wiederspiegeln während der Eiszeit-Periode vom höheren Mittelordoviz bis in das Obersilur. Die Untersuchung von oberordovizischen Sedimenten, die in tieferem Wasser abgelagert wurden, schliesst die Suche nach Spuren des intensive Vulkanismus (K-Bentonite) in dem sich schliessenden Areal des Iapetus-Oceans ein und nach Relikten von nahen Meteoriteneinschlägen in der kaledonischen Vortiefe. Die enge Kooperation mit PIs anderer Disziplinen wie Geothermie und Geophysik stehen im Hauptfokus dieses Projekts. Detaillierte lithologische Studien sind die Basis einer Beprobungsstrategie für ein geothermisches Modell. Die Kalibriering geophysikalischer Bohrlochmessungen mit den Sedimentdaten erlaubt es die Interpretation früherer reflexions-seismischer Untersuchungen zu überprüfen und die darauf basiernden Modelle des geologischen Untergrunds. Die Sedimentabfolge in der COSC 2-Bohrung wird ein Schlüssel zum Verständnis der seismischen Daten im Untersuchungsgebiet sein.

Understanding current patterns of diversity and distribution: How and when did Himalayan faunal elements evolve?

The uplift of the Himalaya-Tibet Orogen (HTO) has significantly influenced the global climate and due to its massive elevations and river incisions it likely played an important role as a speciation pump. However, our understanding of the historical biogeography of species in the HTO is far from being comprehensive, as are details of the spatiotemporal evolution of its uplift. The Himalaya plays a key role in elucidating these processes. Results from the applicant's preliminary work, based on molecular data from amphibians, provide initial indications for a Paleo-Tibetan origin of Himalayan faunal components, challenging the long-held belief of immigration from China-Indochina into the Himalaya. Yet, a comprehensive phylogeographic approach is needed, requiring a systematic sampling from biogeographically important regions and an extended analytical framework to pinpoint patterns of diversification in the Himalaya and adjacent regions and to uncover the relative contribution of in-situ speciation versus colonisation in the HTO. Within the project, the applicant will use four carefully chosen terrestrial model systems (spiny frogs, lazy toads, the Himalayan toad and ground skinks), that are sufficiently phylogenetically old and cover a range of different dispersal abilities and ecological preferences. Using cutting-edge targeted exon capture technology in combination with next generation DNA sequencing and state of the art phylogenetic analysis alternative phylogeographic hypotheses will be tested (immigration, vicariance, out-of-Tibet, Paleo-Tibetan origin) and estimate divergence times. The applicant pursues the following objectives with the study: i) Detailed phylogenetic inventory in areas along the southern slope of the Himalaya and surrounding mountain areas; ii) Reconstructing diversification/colonisation pattern; iii) Providing biological evidences for the time of (primary) uplifts of HTO components. Access to museum samples at the applicant's collaboration partners disposal includes almost all relevant species, guaranteeing fast progress of this project. Data amount and resulting statistical power will allow drawing conclusions in an unprecedented power on colonization history and uplift of the HTO. It will also allow identifying factors important for species diversification and contribute to an understanding of the Tertiary environmental conditions of the HTO.

Landwirtschaftliche Transformation und oekologische Nachhaltigkeit in einem Distrikt des westlichen Himalaya: Mandi (Himachal Pradesh, Indien)

Ziel der Untersuchung ist es, Empfehlungen fuer eine wirtschaftlich, sozial und oekologisch nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung im westlichen Himalaya im generellen und in Himachal Pradesh insbesondere zu entwickeln. Dies bedeutet im einzelnen 1. die hauptsaechlichen wirtschaftlichen, sozialen und oekologischen Charakteristika der Landwirtschaft im westlichen Himalaya herauszuarbeiten, 2. die wichtigsten Massnahmen und Programme der landwirtschaftlichen Transformation und der laendlichen Entwicklung im Hinblick auf die Stabilitaet des Oekosystems, die Beseitigung der Armut und die Self-Reliance zu untersuchen und 3. Schluesse fuer die Formulierung auf zukuenftige Strategien und Instrumente fuer eine nachhaltige Entwicklung in den Berggebieten zu ziehen. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Bundesstaat Himachal Pradesh eine im indischen Kontext ueberdurchschnittliche wirtschaftliche Entwicklung vorzuweisen hat, und das weitgehend ohne Industrialisierung und Urbanisierung. Dazu haben offensichtlich eine erfolgreiche Bildungspolitik und eine den regionalen Gegebenheiten angepasste Agrar- und Forstpolitik beigetragen, dazu Einnahmen aus dem Tourismus und der Wanderarbeit und generell hohe Transfereinkommen. Dies erlaubt auch einen schonenderen Umgang mit den natuerlichen Ressourcen, ohne dass jedoch schon von einer erfolgreichen Nachhaltigkeit gesprochen werden kann. Vorgehensweise: Untersuchungsdesign: Querschnitt -Fragebogen-; ausfuehrliche Interviews.

Segetal- und Ruderalflora der Dörfer, Bewässerungsfluren und Wüstungen im Mustang-District (Nepal) in Abhängigkeit von Höhenlage und Landnutzung

Ziel des Vorhabens 'Segetalflora Mustang' ist die Erfassung der wildwachsenden Flora von Dörfern und Fluren, sowie ergänzend von Dorf- und Flurwüstungen im Mustang District. Dieser Distrikt in Nord-Nepal, nahe der tibetischen Grenze, stellt einen ökologisch extremen Hochgebirgsraum nördlich des Himalaya-Hauptkammes dar. Das von Höhenlage und klimatischer Trockenheit geprägte Gebiet weist eine wechselvolle Siedlungsgeschichte und vielfältige ethnische und kulturelle Gliederung auf. Ackerbau ist nur in Bewässerungsoasen möglich. Die Segetal- und Ruderalflora erfüllt vielfältige ökologische Funktionen, außerdem kommt ihr erhebliche Bedeutung als landschaftsökologischem Indikator zu. Durch vergleichende Untersuchungen in Dörfern verschiedener Höhenlage, Geschichte und ethnischer Zugehörigkeit soll die Flora der Acker- und Ruderalflächen in ihrer Abhängigkeit von natürlichen und agrarökologischen Faktoren herausgearbeitet werden. Es soll geprüft werden, ob aufgrund des floristischen Inventars der Siedlungen Rückschlüsse z.B. auf ihr Alter oder auf ethnospezifische Formen der Landnutzung möglich sind. Darüber hinaus soll die Ackerunkrautvegetation des Dorfes Kagbeni vegetationskundlich erfasst werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Kern-Log-Seismik Integration in kristallinem Gestein am Beispiele des ICDP Bohrprojektes COSC-1, Schweden

Ziel des Projektes ist die detaillierte Untersuchung der geologischen Strukturen und petrophysikalischen Eigenschaften der skandinavischen Kaledoniden. Im Rahmen des ICDP Projektes Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides (COSC) werden wichtige gebirgsbildende Prozesse, wie die Entstehung von tektonischen Decken, näher untersucht. Mit den neu gewonnenen Kenntnissen soll ein Vergleich der Kaledoniden mit modernen Analoga, wie dem Himalaja, möglich sein. Hauptziel dieses Projektantrages ist die Entwicklung einer hoch auflösenden seismischen Stratigraphie des Seve Nappe Complex (SNC) mittels Kern-Log-Seismik Intergration (Core-Log-Seismic Integration, CLSI) im Bereich der COSC-Bohrung und deren Umgebung. Dadurch können markante petrophysikalische Eigenschaften des SNC und seiner Umgebungsgesteine bestimmt und somit die Entstehung des Komplexes besser verstanden werden. Abschließend sollen die gewonnen Informationen vom Bohrloch in ein großräumiges Modell extrapoliert werden. Dazu werden hochauflösende seismische 2D und 3D Migrationsergebnisse verwendet, die dank Bohrlochseismik teufenkalibriert sind. Die reflexionsseismische Abbildung des Untergrundes reicht jedoch nicht für eine detaillierte seismische Stratigraphie aus. Zusätzlich müssen hochauflösende petrophysikalische Messungen an Bohrkernen und im Bohrloch beachtet werden. Daher ist die gemeinsame Betrachtung und gegenseitige Kalibrierung aller Daten notwendig, um die Zusammensetzung und Entstehung der primären Scherzonen (wahrscheinlich umgewandelt in Mylonite) zwischen den Decken umfassender zu beleuchten. Unser Projektantrag konzentriert sich auf die Untersuchung geo- und petrophysikalischer Eigenschaften der Gesteine, unter Verwendung eines interdisziplinären Ansatzes basierend auf CLSI. Dabei nutzen wir Kernmessungen, Logging und seismische Daten, welche verschiedene räumliche Auflösungen besitzen. Die CLSI-Methode wurde bereits erfolgreich im marinen und lakustrinen Umfeld eingesetzt. Mit den Mitteln aus diesem Projektantrag soll die Methode erstmalig auf Hartgestein angewandt werden, wodurch der Ansatz erweitert werden muss, um den Anforderungen im Kristallin gerecht zu werden. Das COSC-Projekt wurde als Fallbeispiel ausgewählt, da in dem Projekt qualitativ hochwertige Daten aus allen benötigten Bereichen vorhanden sind. Der umfassende seismische Datensatz (2D und 3D) wird durch eine hochauflösende Bohrlochseismik komplettiert und die Logging-Daten zeichnen sich durch eine sehr gute Qualität aus. Zusätzlich zu bohrbegleitenden Kernmessungen arbeiten verschiedene Gesteinslabore an einer Vielzahl der erbohrten Kerne. Alle Wissenschaftler, die bereits an Daten und Proben des COSC Projektes arbeiten, haben zugestimmt, sich an diesem Projekt zu beteiligen bzw. dieses zu unterstützen.

Lokales Wissen und Handlungsstrategien, Umwelt- und Landschaftsbewertung aus wissenschaftlicher und nichtwissenschaftlicher Sicht sowie das endogene Entwicklungspotential von Indigenous Knowledge in EL

Ethnologisch orientierte Forschungsaktivitaeten ueber lokales Wissen und Handlungsstrategien. Umwelt- und Landschaftsbewertung aus wissenschaftlicher und nichtwissenschaftlicher Sicht, sowie das endogene Entwicklungspotential von 'Indigenous Knowledge' sind die Leitthemen. Dabei bieten sich als regionale Schwerpunkte - im Sinne einer vergleichenden Hochgebirgsforschung - die Alpen und der Himalaja an. Geplant sind die Projekte 'Nationalparke in Nepal: Traditionelle Nutzung und Bewertung im Konflikt mit dem Naturschutz' und 'Nepal Conservation Area Mapping Project' (in Zusammenarbeit mit der TU Graz) weiterzufuehren. Als sozialgeographisch ausgerichteter, weiterer Forschungsschwerpunkt kristalliert sich das Thema 'Marginale Gruppen' heraus. Geplant ist ein Projekt ueber die sogenannten 'Tribal Groups' und 'Out-Casts' in Suedasien und deren Entwicklungspotential. Im Fokus sollen gleichzeitig auch Migrantinnengruppen in der Schweiz stehen.

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