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Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften

Lehrstuhl für Ökologische Modellbildung - Prof. Dr. Michael Hauhs

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Anwendungen der Komplexitätstheorie in der Ökosystemforschung

BITÖK-D 3

Von 01/1998 bis 12/2000

Projektleiter: Michael Hauhs
Mitarbeiter: Holger Lange
Bewilligung: 0339476 C Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Ökosystemen bei veränderter Umwelt

Donnerstag, 30.11.2000 (8:50-9:10): Dr. Peter Braun (BLfW München) : "Langzeitkorrelationen in Abflusszeitreihen/ Ergebnisse aus KLIWA " - Projekt D3 lieferte einen Teil der Ergebnisse

0339476 C Zwischenbericht 1999

In diesem Projekt werden Datenreihen, die das Ökosystem auf der Skala des Wassereinzugsgebietes beschreiben sollen, mit informations- und komplexitätstheoretischen sowie allgemein nichtlinearen Methoden analysiert. Dabei steht die Frage der Modellierbarkeit der Systeme im Vordergrund. Daher soll die in den Eintrags- und Austragsgrössen enthaltene Information quantifiziert und verglichen werden, und zwar entweder für verschiedene Grössen innerhalb eines Gebietes oder für gleichartige Grössen aus verschiedenen Gebieten. Das Verhältnis von Information und Komplexität sowie die jeweils gefundenen zeitlichen Strukturen beschreiben die Grenze der "Verstehbarkeit" der Systeme, im Sinne einer Identifizierbarkeit interner Vorgänge aus den vorliegenden externen Beobachtungen. Dabei zeigt sich eine charakteristische Abnahme des Informationsgehaltes beim Transfer des Signals durch das System; der informationsreiche, nahezu zufällige Input wird in ein vergleichsweise glattes, erheblich informationsärmeres Signal verwandelt. Die Wirkung des Ökosystems auf seine Umgebung in dieser Perspektive ist also die eines nichtlinearen Filters. Die nichtlinearen Methoden haben ausserdem das Potential gezeigt, sehr geringe Unterschiede zwischen Gebieten oder innerhalb eines Datensatzes aufzuspüren, die weit über die Identifikation von Trends oder Periodizitäten hinausgehen. Der Fokus lag bei den Datensätzen auf Wasserflüssen, hydrochemischen sowie atmosphärischen Variablen. Die Methodik ist allerdings, abhängig von Qualität und insbesondere Länge der Daten, universell einsetzbar. Ein weiterer Aspekt des Projektes ist die Untersuchung räumlicher Zusammenhänge von mehrdimensionalen Merkmalen von Waldbeständen mit nichtlinearen Methoden aus der Punktfeldstatistik. Damit soll die Musterausprägung als Konsequenz des Wechselspiels von Bestandesdynamik und Bewirtschaftungstechniken statistisch-quantitativ erfasst werden. Der Fokus liegt dabei auf der Plot-Ebene.

Zwischenbericht 1998



Publikationsliste dieses Projekts

Wolf, F: Berechnung von Information und Komplexität in Zeitreihen - Analyse des Wasserhaushaltes von bewaldeten Einzugsgebieten in Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK): Bayreuther Forum Ökologie, Selbstverlag, 65, 1-164 (1999) -- Details
Lange, H: Charakterisierung ökosystemarer Zeitreihen mit nichtlinearen Methoden in Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK): Bayreuther Forum Ökologie, Selbstverlag, 70, 1-108 (1999) -- Details
Lange, H: Are Ecosystems Dynamical Systems?, International Journal of Computing Anticipatory System, 3, 169-186 (1999) -- Details
Hauhs, M; Lischeid, G; Lange, H: Auswertung von forsthydrologischen Monitoringdaten, Stoffhaushalt von Waldökosystemen, 7, 11-18 (1999) -- Details
Klemm, O; Lange, H: Trends of Air Pollution in the Fichtelgebirge Mountains, Bavaria, Environmental Science & Pollution Research, 6, 193-199 (1999), doi:10.1007/BF02987325 -- Details
Lange, H; Lischeid, G; Hauhs, M: Complexity analysis of time series from two headwater catchments in South Germany in European Academy, Bozen: Hydrology, Water Resources and Ecology of Mountain Areas, Tappeiner, U; Ruffini, FV; Fumai, M, 103-106 (1998)
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