Modellbasierte Rekonstruktion der Wachstumsverläufe in Neuseeländischen forstlichen Versuchflächen

Auf der Südinsel Neuseelands wurden in den 1950er Jahren eine Reihe von forstlichen Versuchsflächen angelegt, die das Ziel hatten, Daten und Richtlinien für die Bewirtschaftung der Südbuchen zu ermitteln (Nothofagus fusca und Nothofagus menziesii). Die in den 70er und 80er Jahren durchgeführten Durchforstungen führten zu einer starken Differenzierung in den Stammzahlen. Von diesen Flächen liegen aktuelle Einzelbaum-Daten zu Durchmesser, Kronenansatz und Höhe vor. Die Aufgabe besteht darin, die Entwicklung dieser Durchmesserverteilungen in unterschiedlichen Durchforstungsvarianten zu rekonstruieren und mit dem Wachstumsverhalten der Europäischen Buche zu vergleichen. Wie gut sind vor dem Hintergrund dieser Modellrekonstruktionen die Aussichten, waldbauliche Erfahrungen aus Europa nach Neuseeland zu übertragen?

Die Ziele der Waldnutzung haben sich in Neuseeland im Laufe dieser Durchforstungsversuche stark verändert in Richtung auf Naturschutzziele bzw. eine kritische Haltung gegenüber der Umwandlung von Südbuchenbeständen in Pflanzungen eingeführter exotischer Baumarten (Pinus Radiata). Modelle haben in dieser (politischen) Auseinandersetzung eine prominente Rolle gespielt.

Die Daten liegen für zwei umfangreiche Versuchsflächen vor (Alton valley und Staircase creek). Als Modell steht der individuen-basierte Wachstumssimulator TRAGIC++ zur Verfügung. Kenntnisse bzw. die Bereitschaft zur Einarbeitung in eine Programmiersprache (C++, Java) sind wünschenswert.

GIS gestützte Analyse der räumlichen Heterogenität von krautiger Vegetation im BITÖK-Untersuchungsgebiet Steinkreuz (Steigerwald)

Auf alten Karten aus dem 17., 18. und 19. Jahrhundert lassen sich im Gebiet der heutigen Versuchsfläche Steinkreuz alte Wege und Wiesenflächen identifizieren. Die Fragestellung für die Arbeit ist: Wie gut lassen sich die heutigen Unterschiede in der Bodenvegetation auf die geschichtlichen Wechsel in der Nutzung zurückverfolgen? Die entsprechenden Archivalien (Karten und Beschreibungen) liegen vor.

Durchzuführen sind Geländeaufnahmen zur Bodenvegetation und zu alten Wegen, Digitalisierung aller Karten und Zuordnung analoger Strukturen. Mögliche Erweiterungen sind bodenchemische und evtl. bodenphysikalische Untersuchungen für klar erkannte Fälle alter Wiesen und Wege.

Modellierung des Wachstumsverlaufes von Europäischer Buche (Fagus silvatice) in bayerischen Versuchsbeständen

Im Steigerwald in der Nähe der BITÖK Versuchsfläche liegt eine der ältesten Buchenversuchsflächen Bayerns. Der inzwischen 150jährige Bestand wurde zuletzt im Jahre 2001 durchforstet. Der Wachstumsverlauf und die Kronenentwicklung auf den drei Teilflächen mit unterschiedlich starker Durchforstung soll mit einem (vorliegenden) Wachstumsmodell rekonstruiert werden. Es soll geprüft werden, ob es möglich ist, das beobachtete Wachstum mit stationären Standortbedingungen zu simulieren. Auf dieser Versuchsfläche wird in den letzten Jahrzehnten eine Zuwachssteiguerng gemessen, deren mögliche Ursachen durch die Modellierung eingegrenzt und evtl. sogar quantifiziert werden sollen. Die Daten dieser Versuchsfläche wurden vom Lehrstuhl für Waldwachstumskunde der TU München, Prof. H. Pretzsch, erhoben.

(weitere ähnliche Themen können für weitere Baumarten und Versuchsflächen in anderen Regionen Bayerns oder der Welt gestellt werden, das ist jeweils von der Verfügbarkeit der Daten abhängig)

Sensitivitätsanalyse eines Modells zum Künstlichen Leben (AL)

Am Lehrstuhl wurde und wird das Simulationssystem "Ursuppe" entwickelt. Dabei handelt es sich um ein Multi-Agentensystem, welches Methoden aus dem Bereich des Künstlichen Lebens (artificial life, AL) auf die Untersuchung abstrakter ökologischer Szenarien anwedet. Schwerpunkte bilden die Populationsdynamik und evolutionäre Anpassung virtueller Organismen (sogenannte Software-Agenten) unter dem Einfluss limitierter Ressourcen einer virtuellen Umwelt.

Die Aufgabenstellungen der Diplomarbeit sind:

• Untersuchung (Zeitreihenanalyse) der Systemantwort (Population, Stoffaustrag) auf den Stoffeintrag in verschiedenen räumlich strukturierten und/oder zeitlich variablen Umwelten.
• Sensivitätsanalyse in bezug auf die Parameter der Umweltvariabilität und die Parameter (Strategien), von denen die Anpassungsleistungen oder Lernraten der Organismen abhängen.
• Eigene Ideen zur Abwandlung der Modellszenarien (Umwelteigenschaften, Agentenspezies) können eingebracht werden und sind erwünscht. Ursuppe bietet hierfür viele noch unerforschte Möglichkeiten.

Der Besuch der Vorlesung "Zeitreihenanalyse" ist dabei sehr wünschenswert. Kenntnisse bzw. die Bereitschaft zur Einarbeitung in Java sind von Vorteil.

Kontakt:

Niederschläge, Abflüsse, Abflusschemie usw. - Wie erkennt man lokale Trends, Änderungen in der Messcharakteristik, singuläre Ereignisse und Instationaritäten? Wie gut sind (Black-Box-)Modelle auf den verschiedenen Skalen?

Kaskadenmodelle und multifraktale Generatoren. Vergleich mit Messungen, v.a. auf langen Zeitskalen. Wie hängen zeitliche und räumliche Muster zusammen?

Das Wechselspiel von Diffusion und Erosion in 3d Modellen (von Rodriguez-Iturbe et al.) – auch für kleine Einzugsgebiete?

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