Waldzustandsanalyse Mit Multivariaten Verfahren: Theoretische Grundlagen Und Anwendungen

ISBN-13: 9783642636011 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 312 str.

Georg Becher

Opis

Der Autor bietet eine Einfuhrung in die Problematik der Okosystemanalyse bei flachenhaften Waldschaden. Mit Hilfe umfangreicher Datenanalysen und Modelle wird hier nicht nur die mathematische Theorie anschaulich angewandt, sondern es werden konkrete Hypothesen zu Ursachen neuartiger Waldschaden uberpruft und die Ergebnisse multivariater Modellrechnungen interpretiert. Anhand zahlreicher Grafiken unternimmt der Autor den einmaligen Versuch, in nachvollziehbaren Schritten die Theorie der multivariaten Datenanalyse einem umwelt- bzw. forstwissenschaftlich ausgebildeten Leserkreis zu vermitteln. Aus dem Inhalt: Naturliche und neuartige Waldschaden.- Mehrdimensionales okologisches Modell.- Mehrdimensionale Abbildungen okosystemarer Parameter (Diskriminanzanalyse, kanonische Korrelationsanalyse, Regressions-, Hauptkomponenten-, Faktorenanalyse).- Mathematischer Anhang (u.a. Vektorraum, Matrizen, Ahnlichkeits-, Hauptachsentransformationen)."

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Waldinventuren und ihre Ziele.- 2.1 Klassische Flächen-und Vorratsinventuren.- 2.1.1 Bundeswaldinventur (BWI).- 2.2 Waldschadensinventuren.- 2.2.1 Waldschadenserhebung (WSE).- 2.3 Belastunginventuren.- 2.3.1 Immissionsökologische Waldzustandserfassung (IWE).- 2.3.2 Bodenzustandserhebung (BZE).- 3 Problemstellung.- 3.1 Natürliche Waldschäden.- 3.2 Neuartige Waldschäden.- 3.3 Erkenntnistheoretische Aspekte der Waldschadensproblematik.- 4 Ökosystemare Hypothese nach ULRICH.- 4.1 Entropie, geschlossene und offene Systeme.- 4.2 Fließgleichgewicht in Waldökosystemen und Pufferbereiche.- 5 Mehrdimensionales ökologisches Modell.- 5.1 Multivariate Grundstruktur.- 5.2 Regelprozesse und qualitative Ökosystemanalyse.- 6 Charakteristik der Datenbasis.- 6.1 Allgemeine Angaben.- 6.2 Bestandesbezogene Merkmale.- 6.3 Baumbezogene Merkmale.- 6.3.1 Baumhöhe, Brusthöhendurchmesser, Bedrängungsgrad der Krone, Höhen-und Radialzuwachs.- 6.3.2 Trieblänge der Zweighauptachse, Benadelung.- 6.3.3 Elementgehalte in Fichtennadeln.- 6.4 Bodenuntersuchungsprogramm.- 6.4.1 Unvollständige Bodenanalysen.- 6.4.2 Vollständige Bodenanalysen.- 7 Prüfung, Erfassung und Verarbeitung der Daten, EDV-Konzept.- 8 Bedeutung und Quantifizierung ökosystemarer Parameter.- 8.1 Entnadelung als Ausdruck wahrnehmbarer Schäden.- 8.1.1 Punktbezogene Schätzung von Nadelverlusten.- 8.1.2 Baumbezogene Ermittlung von Nadelverlusten.- 8.1.2.1 LORENZ-Kurve und GINI-Koeffizient.- 8.2 Zuwachs.- 8.2.1 Ertragskundliches Grundmodell.- 8.2.2 Zuwachs als ökosystemarer Parameter.- 8.2.2.1 Alterstrend.- 8.2.2.2 Sensitivität.- 8.2.3 Stochastische Prozesse.- 8.2.4 Zuwachsanalysen im Frequenzbereich.- 8.2.5 Quantitative Analyse und Extremwerte in den Zuwachsreihen..- 8.3 Nadelanalysen.- 8.3.1 Zusammenhänge zwischen Elementgehalten der 1- und 3- jährigen Fichtennadeln.- 8.3.2 Abhängigkeitsstruktur zwischen den Elementgehalten.- 8.4 Ökochemische Bodenparameter.- 8.4.1 pH-Werte.- 8.4.2 Kationenaustauschkapazität.- 8.4.2.1 Sättigung der Austauscher mit Basen und Säuren.- 8.4.2.2 Abhängigkeitsstruktur der Basen und Kationsäuren.- 8.4.3 Gleichgewichtsbodenlösung.- 8.4.3.1 Abhängigkeitsstruktur der Elemente in wäßriger Bodenphase.- 8.4.4 Beziehungen zwischen fester und wäßriger Bodenphase.- 8.4.5 Nachlieferbare Fraktion.- 8.4.6 Schwermetalle.- 9 Mehrdimensionale Abbildungen ökosystemarer Parameter.- 9.1 Diskriminanzanalyse.- 9.1.1 Mathematische Ableitung.- 9.1.2 Diskriminanzanalytische Modelle.- 9.1.2.1 pH-Werte, Bestandes-und Baumparameter.- 9.1.2.2 Austauschkapazität und Gleichgewichtsbodenlösung.- 9.1.2.3 GAPON-Koeffizienten, Schwermetalle und Korn-größenverteilung.- 9.1.2.4 Elementgehalte in 1- und 3-jährigen Nadeln.- 9.1.3 Bewertung des diskriminanzanalytischen Ansatzes.- 9.2 Kanonische Korrelationsanalyse.- 9.2.1 Mathematische Ableitung.- 9.2.2 Kanonische Abhängigkeitsmodelle.- 9.2.2.1 Nachlieferbare Fraktion und Elementgehalte der Fichtennadeln.- 9.2.2.2 Andere Modelle kanonischer Korrelationsanalyse.- 9.2.3 Bewertung des Verfahrens.- 9.3 Regressionsanalyse.- 9.3.1 Mathematische Ableitung und theoretische Aspekte.- 9.3.2 Regressionsanalytische Modelle.- 9.3.2.1 Gesamtbenadelung.- 9.3.2.2 Benadelungsprozente einzelner Nadeljahrgänge.- 9.4 Hauptkomponentenanalyse.- 9.4.1 Mathematische Ableitung.- 9.4.2 Hauptkomponenten-und Regressionsmodelle.- 9.4.2.1 Hauptkomponenten der GAPON-Koeffizienten.- 9.4.2.2 Multiple Regression mit Hauptkomponenten.- 9.4.3 Bewertung der Hauptkomponentenanalyse.- 9.5 Faktorenanalyse.- 9.5.1 Theoretische Ableitung.- 9.5.2 Faktorenanalytische Modelle.- 9.5.2.1 GAPON-Koeffizienten.- 9.5.2.2 Schwermetalle.- 10 Zweidimensionale Abhängigkeitsanalyse.- 10.1 Ökochemische Bodenparameter.- 10.1.1 Austauschkapazität und nachlieferbare Fraktion.- 10.1.2 GAPON-Koeffizienten.- 10.2 Schwermetalle.- 10.3 Korngrößenverteilung.- 10.4 Nadelanalysen.- 11 Diskussion und Ausblick.- Anhang A: Der Vektorraum.- A.1 Körper-und Gruppenaxiome, lineare Abhängigkeit.- A.2 Vektorprodukte und Basis des Vektorraumes.- A.3 Metrik des Vektorraumes.- Anhang B: Matrizen.- B.1 Cramersche Regel.- B.2 Quadratische Matrix: ihre Inverse und Gruppenaxiome.- B.3 Eigenwertproblem.- B.4 Produkt von Matrizen.- B.5 Spezielle Matrizen, Matrizenalgebra.- Anhang C: Transformationen.- C.1 Orthogonale lineare Transformationen.- C.2 Ähnlichkeitstransformationen.- Anhang D: Nicht orthogonaler Vektorraum.- D.1 Quadratische und bilineare Formen.- D.2 Hauptachsentransformation.- Anhang E: Mehrdimensionale Normalverteilung.- E.1 Dichtefunktion und Korrelation.- E.2 Bedingte Verteilung und partielle Korrelation.- Zusammenfassung.- Literatur.