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BFÖ 70: Lange, H: Charakterisierung ökosystemarer Zeitreihen mit nichtlinearen Methoden (13 Euro)

Lange, H (1999)

Wie beschreibt man terrestrische Ökosysteme theoretisch? Es gibt kein etabliertes Theoriegebäude, auf das man sich stützen könnte. Bei der Auswahl der raumzeitlichen Skalen, der Prozesse und Wechselwirkungen, die in einem Modell berücksichtigt werden sollen, sind subjektive Entscheidungen zu fällen, die in der Regel vom Vorwissen und der fachlichen Ausrichtung des Modellierers mitbestimmt werden. In dieser Arbeit wird die Problematik und Beliebigkeit einer streng prozessorientierten Modellierung aufgezeigt und ein strikt datenorientierter Zugang gewählt. Dabei stehen aus dem routinemäßigem Monitoring stammende Zeitreihen im Vordergrund. Es werden nichtlineare Methoden entwickelt und angewendet, die die Komplexität, das Langzeitverhalten, Trends und Periodizitäten und andere Charakteristika der Ökosystemdaten quantifizieren. Der Komplexitätsbegriff wird auf eine pragmatische Basis gestellt, die die Vergleichbarkeit von Zeitreihen aus unterschiedlichen Systemen sicherstellt. So erhält man eine detaillierte Darstellung des Ökosystemverhaltens, wie es sich in den Messdaten widerspiegelt, auf der Skala des ganzen Gebiets. Ein wesentliches Merkmal der Ökosysteme ist ihre Fähigkeit, nahezu zufällige Einträge in einen strukturierten, glatteren und daher weniger zufälligen Austrag zu transfomieren (Informationsfilterung). Daher betrachten wir Information als wichtige Schlüsselgrösse, die von den traditionell gemessenen Stoff- und Energiemengen komplementiert wird. Mit den neuen Methoden kann untersucht werden, welche Art der Filterung für Ökosysteme typisch ist und sie von unbelebten Systemen unterscheidet. Der Vergleich der Wasserflüsse aus vielen Ökosystemen offenbart aber auch Unterschiede, die zu einer Klassifikation dienen können. Hierbei lassen sich die kleinen bewaldeten Wassereinzugsgebiete, die im Zentrum der Arbeit des BITÖK stehen, als besonders komplex einordnen. Die verwendeten Methoden stellen sich als sehr scharfes Analyseinstrument heraus, das auch benutzt werden kann, um die Qualität von Modellrekonstruktionen auf allen Zeitskalen und insbesondere auch lokal beurteilen zu können. Dabei erweisen sich viele bislang für erfolgreich gehaltene Simulatoren als mangelhaft, insbesondere auf grossen Zeitskalen. Die stringenten Tests dienen also auch der Einschränkung der unüberschaubaren Modellvielfalt in der theoretischen Ökosystemforschung.
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