A influência benéfica de áreas verdes no conforto humano em áreas urbanas tem sido reconhecida por estudos de diferentes campos do conhecimento. A fim de verificar a relação existente do conforto humano com métricas de cobertura arbórea na cidade de Piracicaba/SP, foram dispostos 43 registradores higrotérmicos microprocessados durante 40 dias de coleta tanto na estação chuvosa e seca dos anos de (2015-2016), bem como uma estação meteorológica móvel, da marca Davis Vantage Vu, de modo a obter as variáveis de conforto humano relacionadas com a sensação térmica relatada pelos residentes. Para tanto, foram utilizados índices de avaliação de conforto térmico (UTCI - Universal Thermal Comfort Index) e (PET- Physiologically Equivalent Temperature) obtidos por meio do modelo RayMan Pro. Questionários aplicados aos residentes das áreas de estudo possibilitaram verificar se os resultados obtidos por meio dos índices UTCI e PET correspondiam à real sensação de conforto térmico relatada pelos entrevistados. O tecido urbano foi caracterizado por meio de classificação supervisionada realizada pelo software MultiSpec feita a partir de imagem multiespectral de alta resolução do satélite WorldView 2 no ano de 2011 para a cidade de Piracicaba/SP. Buffers (áreas de influências dos pontos analisados) de 10, 20 e 500 metros foram gerados ao redor dos pontos de estudo pelo software Quantum Gis, v. 2.4, possibilitando correlacionar a porcentagem de cobertura com os dados microclimáticos obtidos com o objetivo de se obter modelos estatísticos que conseguissem predizer o quanto de cobertura arbórea seria necessária para a diminuição de uma dada temperatura média urbana. Foram obtidos valores de Índice de Floresta Urbana (IFU) para os bairros analisados. As estações Davis Vantage Vu foi calibrada com a da ESALQ/USP no intuito de que os dados climáticos tivessem maior veracidade e estivessem condizentes com a sensação térmica relatada pelos entrevistados; além disso, foram feitos ajustes dos dias de coleta na tentativa de padronizá-los. Dentre os resultados obtidos, os valores de IFUs corresponderam aos bairros mais confortáveis. Verificou-se, também, maior correlação dos dados microclimáticos dos 43 pontos com o uso e ocupação do solo para buffers de 20 metros na estação chuvosa e buffers de 500 metros na estação seca. Sendo assim, modelos estatísticos serviram para afirmar que aproximadamente 57% (R2 = 0,57) do valor da temperatura média urbana foi explicado pela quantidade de cobertura arbórea na estação chuvosa e 60% (R2 = 0,60) do valor da temperatura média urbana foi explicado pela quantidade de cobertura arbórea na estação seca. Como resultado precípuo desta pesquisa, os modelos gerados permitiram responder uma resposta ainda inexistente: a quantidade de árvores necessária para diminuir o calor excessivo em determinada área urbana, algo altamente desejável em tempos de alterações climáticas e com cidades em crise de abastecimento de água e energia elétrica. Constatou-se, portanto, que para diminuir 1°C da temperatura média urbana é necessário acrescentar 14,31% de cobertura arbórea na estação seca e 27,70% na estação chuvosa no município de Piracicaba/SP. Como avanço nesta pesquisa e inédito para a cidade, os modelos estatísticos permitem ser adotados por outras cidades com a finalidade de proporcionar maior conforto ambiental urbano para a população e inspecionar e avaliar a situação da arborização urbana nas cidades brasileiras. / The beneficial influence of green areas on human comfort in urban areas has been recognized by studies from different fields of knowledge. In order to verify the existing relationship of human comfort with tree cover metrics in the city of Piracicaba/SP, 43 microprocessed hygrothermal registers were arranged during 40 days of collection in both rainy and dry season of the years 2015-2016, as well as a mobile weather station of the Davis Vantage Vu brand, in order to obtain the human comfort variables related to the thermal sensation reported by residents. The thermal comfort index (UTCI) and PET (Physiologically Equivalent Temperature) values were obtained using the RayMan Pro model. Questionnaires applied to the residents of the study areas made it possible to verify if the results obtained through the UTCI and PET index corresponded to the real sensation of thermal comfort reported by the interviewees. The urban area was characterized by supervised classification performed by MultiSpec software made from a high-resolution multispectral image of WorldView 2 satellite in 2011 for the city of Piracicaba/SP. Buffers (areas of influence of the analyzed points) of 10, 20 and 500 meters were generated around the points of study by Quantum Gis software, v. 2.4, making it possible to correlate the percentage of coverage with the microclimatic data, obtained with the objective of make statistical models that could predict how much tree cover would be necessary for the decrease of a given urban temperature average. Urban Forest Index (IFU) values were obtained for the neighborhoods analyzed. The Davis Vantage Vu stations were calibrated with ESALQ/USP stations in order to make the climate data more accurate and consistent with the thermal sensation reported by the interviewees; In addition, adjustments of collection days were made in an attempt to standardize them. Among the results obtained, IFU values corresponded to the most comfortable neighborhoods. It was also verified a higher correlation of the microclimatic data of the 43 points with the use and occupation of the soil for buffers of 20 meters in the rainy season and buffers of 500 meters in the dry season. Thus, statistical models served to assert that approximately 57% (R² = 0.57) of the mean urban temperature was explained by the amount of tree cover in the rainy season and 60% (R² = 0.60) of the average temperature was explained by the amount of tree cover in the dry season. As a result of this research, the models generated allowed to respond to a still non-existent response: the amount of trees needed to reduce excessive heat in a given urban area, something highly desirable in times of climate change and with cities in crisis of water and energy supply power. It was verified, therefore, that to reduce 1°C of the urban average temperature it is necessary to add 14.31% of tree cover in the dry season and 27.70% in the rainy season in the city of Piracicaba/SP. As an advance in this research and unprecedented for the city, the statistical models allow adoption by other cities with the purpose of providing greater urban environmental comfort for the population and to inspect and evaluate the situation of urban afforestation in Brazilian cities.

A evolução da forma urbana adequada ao seu contexto climático é determinante para a qualidade ambiental dos espaços abertos. Porém, em diversas cidades o crescimento urbano acelerado ocorre quase sem nenhum controle ou planejamento. Esse descontrole é apontado como causa de prejuízos ao ambiente natural e construído, entre eles, o desconforto térmico nos espaços abertos. No Brasil, o Plano Diretor é o instrumento dos governos municipais que regula o desenho urbano; no entanto, nota-se um distanciamento entre os aspectos ambientais e a formulação dos planos e leis municipais. A cidade de Umuarama, no noroeste do Paraná, tem assistido a um intenso crescimento urbano, porém, ainda há na cidade uma flexibilidade para a gestão da forma urbana. Atualmente, está em fase de aprovação o novo Plano Diretor Municipal, que propõe a ampliação da área urbana onde é permitida a verticalização, e o Plano Municipal de Arborização Urbana, que busca promover o controle e o aumento da arborização urbana. Face ao proposto pelos planos, essa pesquisa tem como objetivo principal verificar as tendências de estresse térmico no nível do pedestre em futuros cenários de cânions urbanos na área central de Umuarama. O cânion urbano, referente ao espaço conformado pela via e edifícios adjacentes, foi adotado como objeto de estudo por se constituir na menor unidade microclimática urbana e no principal espaço aberto de uso público. A metodologia aplicada se baseia em levantamento de dados em campo; simulação de diferentes cenários de configuração urbana através de modelagem microclimática com o programa ENVI-met, para situação de verão e inverno; e aplicação do índice de conforto térmico Temperatura Fisiológica Equivalente - PET. Os resultados demonstraram que diferentes combinações dos parâmetros da forma urbana, especificamente, da geometria do cânion urbano e arborização presente no seu interior, resultam em tendências diversas de estresse térmico para o pedestre. Os maiores níveis de estresse térmico no nível do pedestre foram observados no período diurno, em situação de verão; esses níveis tendem a ser menores com o aumento da relação H/W e da arborização no interior dos cânions urbanos. Além disso, verificou-se menor amplitude térmica em cânions com maior cobertura verde. Em cânions urbanos com orientação N-S, o aumento da cobertura verde no interior do cânion urbano foi mais importante para a redução do índice PET do que em cânions com orientação L-O; por outro lado, nesses cânions com orientação L-O, o aumento da relação H/W foi mais representativo para minimizar o PET. A compreensão do comportamento do PET nos diversos cenários demonstrou que novas configurações da forma urbana são compatíveis com a qualidade ambiental dos espaços abertos desde que aplicadas estratégias do desenho urbano climaticamente orientado. Ao final, com base nos resultados, foram traçadas recomendações relacionadas à geometria e cobertura verde das vias urbanas a favor do conforto térmico dos usuários desses espaços. / The appropriate evolution of urban form for your climate context is determinant to open spaces environmental quality. However, it is observed that in several cities the accelerated urban growth occurs almost without any control or planning. This lack of control is pointed as the cause of damage to the built and natural environment, including the thermal discomfort in open spaces. In Brazil, the Master Plan is the instrument of the municipal governments that regulates the urban design; however, there is a gap between environmental aspects and the formulation of plans and municipal laws. The city of Umuarama in the Northwest of Paraná, has seen an intense urban growth, however, there is still a flexibility to the management of urban form. Actually, the new municipal Master Plan is in the aproval phase, it proposes the expansion of the urban area where verticalization is permitted, and the municipal urban afforestation plan, that seeks to promote and control the increase of urban afforestation. In view of proposed plans, this research has as main objective to verify the trends of thermal stress in the pedestrian\'s level in future scenarios of urban canyons in the central area of Umuarama. The urban canyon, referring to the space formed by the via and adjacent buildings, was adopted as object of study because it is the smallest unit microclimatic and the main urban open space for public use. The methodology applied is based on in loco data collection; simulation of different scenarios of urban setting through microclimatic modeling with the ENVI-met program, for summer and winter condition; and application of thermal comfort index Physiological Equivalent Temperature - PET. The results showed that different combinations of the urban form parameters, specifically, the urban canyon geometry and afforestation present in your interior, result in various trends of thermal stress to the pedestrian. The highest levels of thermal stress in the pedestrian level were observed during the day, in summer; these levels trend to be smaller with increasing H/W ratio and afforestation in urban canyons. In addition, there has been less thermal amplitude in canyons with more green coverage. In urban canyons with N-S orientation, increasing the green coverage inside the urban canyon was more important for the reduction of the PET index than in the canyons with L-O orientation; on the other hand, in those canyons with L-O orientation, increasing the H/W ratio was more representative to minimize the PET. Understanding PET behavior in different scenarios demonstrated that new urban form settings are compatible with the open spaces environmental quality since applied urban design strategies climatically guided. In the end, based on the results, were delineated recommendations related urban streets geometry and green coverage in favour of thermal comfort of the users of these spaces.

Abstract Mechanical harvesting of peat changes the original mire ecosystem completely, and without active measures these areas may remain non-vegetated even for decades. Afforestation is one of the most popular after-use options for cut-away peatlands in Finland since it has both economic and aesthetic values. Recycling of wood-ash as a fertilizer has been studied extensively in peatlands drained for forestry. Wood-ash is reported to promote tree growth in these areas without any significant negative impact to the environment and could, therefore, be a suitable option also on cut-away peatlands. However, the environmental effects of ash-fertilization on cut-away areas and on ground vegetation are not fully understood. The impact of wood- and peat-ash application on the early establishment of ground vegetation and downy birch (Betula pubescens) seedlings and on post-fertilization element concentrations in plants and peat substrate were studied in a cut-away peatland. Six treatments of wood-ash, peat-ash, biotite or Forest PK-fertilizer were replicated in three blocks in different mixtures and quantities corresponding to 50 kg ha-1 of phosphorus. All the fertilizers accelerated the revegetation of the bare peat surface significantly, whereas the establishment of plants in the unfertilized area was non-existent even several years after the peat harvesting had ceased. The most striking difference between the wood- and peat-ash-fertilizers and the commercial Forest PK-fertilizer was the extensive coverage of fire-loving moss species in all the areas where ash was spread. Wood- and peat-ash application also accelerated the germination and early establishment of downy birch seedlings more efficiently than the PK-fertilizer. Ground vegetation proved to be highly important in increasing the early biomass production and carbon sequestration on ash-fertilized cut-away peatland. In addition, the below-ground biomass was equal to the above-ground biomass, or even greater. Both wood- and peat-ash fertilization ensured an adequate level of nutrients for the early establishment of ground vegetation and birch seedlings in a cut-away peatland. The mosses and herbaceous plants proved to have a major role in retaining the nutrients and heavy metals that otherwise might have leached away from the ash-fertilized cut-away site during the early stages of the afforestation. Although both wood- and peat-ash proved to be suitable for the initial fertilization of afforested cut-away peatlands, a later application of nutrients may be needed to guarantee the growth in a energy-wood stand of downy birch over its entire rotation. / Tiivistelmä Turvetuotannon päätyttyä jäljelle jäävä suopohja on aluksi täysin paljas ja vailla maaperän siemenpankkia. Kasvipeitteen luontainen uudistuminen voi viedä jopa vuosikymmeniä. Ympäristönhoidollisesti onkin tärkeää, että suopohjat otetaan uuteen käyttöön mahdollisimman nopeasti tuotannon päätyttyä. Metsitys on tällä hetkellä suosituin suopohjien jälkikäyttömuoto Suomessa. Suopohjan turpeessa on tyypillisesti runsaasti typpeä, mutta niukasti muita kasvuun tarvittavia ravinteita. Puutuhka on osoittautunut pitkäaikaisissa metsäojitettujen turvemaiden tutkimuksissa kilpailukykyiseksi vaihtoehdoksi kaupallisille lannoitteille. Energiantuotannon sivutuotteena syntyvä puu- ja turvetuhka voisi soveltua hyvin myös suopohjien lannoitteeksi. Tuhkan käytöstä lannoitteena turvetuotannosta vapautuneilla suopohjilla ei kuitenkaan ole riittävästi tutkimustietoa. Tässä työssä tutkittiin puu- ja turvetuhkan vaikutuksia turvetuotannosta vapautuneen suopohjan kasvittumiseen ja puun taimien alkukehitykseen viiden ensimmäisen kasvukauden ajan. Lisäksi tutkittiin kasvillisuuden ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksien muutoksia sekä turpeen ravinteisuutta lannoituksen jälkeen. Kaikki lannoitteet nopeuttivat merkittävästi kasvillisuuden muodostumista paljaalle suopohjalle, kun taas lannoittamaton alue pysyi kasvittomana. Tuhkalannoitetuille alueille syntyi nopeasti laajoja palopaikoilla viihtyvien pioneerisammalten kasvustoja, jotka peittivät ja samalla sitoivat paljaan ja irtonaisen turvemaan pinnan. Tuhkalannoitus edisti myös koivun taimien alkukehitystä tehokkaammin kuin kaupallinen Metsän PK-lannoite. Sammalista ja ruohovartisista kasveista muodostuva aluskasvillisuus ylitti puuntaimet selvästi biomassan määrässä ja toimi metsityksen alkuvaiheessa puuntaimia merkittävämpänä hiilensitojana. Lisäksi kasvien maanalainen biomassa oli maanpäällistä biomassaa suurempi. Sekä puu- että turvetuhka takasivat riittävän määrän ravinteita energiapuumetsikön alkukehitykselle. Aluskasvillisuus osoittautui tärkeäksi tuhkasta liukenevien ravinteiden ja raskasmetallien sitojaksi metsityksen alkuvaiheessa. Vaikka sammalten kadmiumpitoisuudet nousivat tuhkalannoituksen seurauksena, ne olivat kuitenkin alhaisia Suomessa aiemmin mitattuihin sammalten yleisiin pitoisuuksiin suhteutettuna. Tuhkalannoitus ei lisännyt haitallisten raskasmetallien pitoisuuksia koivun taimien ja ruohovartisten kasvien lehdissä ja varsissa. Tutkimuksen tulokset tukevat puu- ja turvetuhkan käyttöä energiapuumetsiköiden alkuvaiheen lannoitteena turvetuotannosta vapautuneilla suopohjilla.

The master thesis is focused on sorting collected primary data, their subsequent analysis and further comparison in the field of road defects. The collection of pavement failures was done by visual inspection with its recording to a computer for the pavement management system. The data later underwent detailed analysis with the aim to find a potential link between the road defect and the location of the damaged section. The study took place on 2nd and 3rd class roads in the Liberec Region, with special focus on those located near forests. The data collection itself took place in the Liberec Region in 2021. The processing and subsequent evaluation of collected data was done thanks to the availability of comparable data sets from 2014 and 2019 to 2021, so the development of road defects of the selected road network in relation to the surrounding afforestation could be assessed. The last part of this master thesis compares results in different classification levels, time periods and levels of afforestation.

Wald weist gegenüber anderen Landnutzungen meist die günstigeren Wasserrückhalteigenschaften auf. Diese sind jedoch begrenzt. Ob zusätzlicher Wald in einem Einzugsgebiet zur Reduktion eines Hochwassers führt, hängt ab von der Vorwitterung, den Eigenschaften des Bodens, auf dem die Aufforstung etabliert wurde, Dauer und Intensität des hochwasserauslösenden Niederschlagsereignisses und Lage und Größe der Aufforstungsfläche im betrachteten Einzugsgebiet. Weiterhin spielt das Waldmanagement, welches in dieser Arbeit nur am Rande diskutiert wurde, eine bedeutende Rolle. Bei der Umwandlung einer anderen Landnutzung in Wald sind noch nicht alle Prozesse, die den Wasserrückhalt betreffen, ausreichend untersucht und beschrieben. Dies gilt besonders für die Änderungen in der hydraulischen Architektur der Böden. Es wurde dargestellt, dass aufwachsende Wälder schon nach wenigen Jahren die Porenverteilung besonders in den oberen Bodenhorizonten verändern. Obwohl experimentelle Felduntersuchungen besonders durch die Suche nach geeigneten Teststandorten schwierig sind, wären weitere Messergebnisse von anderen Böden mit anderen Baumarten hier wünschenswert. Eine modellhafte Beschreibung einer Landnutzungsänderung hin zu Wald in Bezug auf den Hochwasserrückhalt ist demnach mit hohen Unsicherheiten behaftet. Modelle bleiben dennoch die einzige Möglichkeit, Auswirkungen von Landnutzungsänderungen mit vertretbarem Aufwand quantifizierend abzuschätzen. Allgemein gilt bei der Anwendung hydrologischer Modelle zur Prognose von Auswirkungen veränderter Landnutzungen, dass bislang wenig quantitativ verwertbares Wissen über Änderungen im Boden besteht. Weder der Zielzustand noch der Verlauf der Transformation können hier sicher prognostiziert werden. Vernachlässigt man aber solche Prozesse, dürfen bei einer Ergebnisdiskussion auch nur die berücksichtigten Prozesse angeführt werden. Die Weiterentwicklung der Modelle mit gezielter paralleler Datenerhebung ist hier unabdingbar. Die zunehmenden Fragestellungen hinsichtlich veränderter Landnutzungssysteme erfordern auch innovative Formen der Parametrisierung und Kalibrierung der Modelle. Der zunehmende Grad an Prozessabbildungen in den Modellen darf die Parametrisierbarkeit nicht unmöglich machen. Eine adäquate Prozessabbildung ist jedoch der Schlüssel für die szenarienfähige Modellierung. Die Kommunikation der Ergebnisse muss deshalb eine hohe Transparenz mit der Benennung aller bekannten Unsicherheiten aufweisen, da Entscheidungen in der Landnutzung Konsequenzen über sehr lange Zeiträume hinweg nach sich ziehen. Die qualifizierte Prognose von Landnutzungsänderungen ist eine disziplinübergreifende Aufgabe. Hier wirken soziologische, ökonomische und ökologische Prozesse zusammen, deren Resultat die zukünftige Landnutzung ist. Eine weitere wichtige Schlussfolgerung der vorliegenden Arbeit ist daher, dass für die Umsetzung von Maßnahmen, zur Erhöhung des Wasserrückhaltes, wie hier der Aufforstung, ein breiter wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Konsens herrschen muss. Es braucht integrierte Ansätze zur disziplinübergreifenden Beschreibung von Auswirkungen veränderter Landnutzung. Trotz aller Unsicherheiten bei der wissenschaftlichen Beweisführung wird erwartet, dass bis zur Umsetzung der Hochwasserrisiko-Managementpläne „nachhaltige Flächennutzungen“ zur „Verbesserung des Wasserrückhaltes“ definiert sind. Besonders für die politischen Entscheidungsträger ist zur Entwicklung geeigneter Steuerelemente festzuhalten, das Hochwasserschutzmaßnahmen in der Fläche ihre hauptsächliche Wirkung nicht am Punkt der Implementierung entfalten, sondern erst weiter flussabwärts. Daher sind die bisherigen Förderinstrumente der EU-Agrarflächenförderung für den Hochwasserschutz in der Fläche nahezu nicht anwendbar. Es gilt hier sektorales Denken zu überwinden. Unterschiedliche Ansprüche an Landnutzungssysteme sind durch Lösungsansätze auszubalancieren, die die unterschiedlichen Landschaftsfunktionen berücksichtigen, von denen Wasserrückhalt ein Teil sein kann. Andere Schutzziele wie Naturschutz, Bodenschutz, Ziele der Wasserrahmenrichtlinie, Fragen eines ästhetischen Landschaftsbildes und nicht zuletzt Fragen der wirtschaftlichen Ansprüche an die einzelnen Flächen spielen hier eine wichtige Rolle. Bei der Entwicklung begründeter Zukunftsszenarien ist diese transdisziplinäre Herangehensweise unbedingt zu empfehlen. Hochwasserschutz kann aber nicht die Aufgabe haben, Hochwasserereignisse vollkommen auszuschließen. Schon heute ist bekannt, dass das Ausbleiben kleiner und mittlerer Hochwässer ökologische Konsequenzen hat. Vielmehr könnte in Gebieten, wie dem hier untersuchten, eine Erhöhung des Waldanteils dazu beitragen, die anthropogenen Störungen zu reduzieren und den Wasserrückhalt dahingehend zu erhöhen, dass hochwasserverschärfende Eingriffe in den Einzugsgebieten zurückgebaut werden.:Inhalt Erklärung des Promovenden 3 Danksagung 4 1 Einführung 6 1.1 Hintergrund und Motivation 6 1.2 Zielsetzung 8 1.3 Struktur 9 2 Zusammenfassende Darstellung der Publikationsinhalte 11 2.1 Vorstellung des Modells AKWA-M® 11 2.2 Einfluss des Waldes auf bodenhydraulische Eigenschaften 12 2.3 Bildung begründeter Waldmehrungsszenarien 13 2.4 Exkurs: Politischer Vollzug in sächsischen Hochwasserentstehungsgebieten 14 2.5 Synthese 15 3 Schlussfolgerungen 16 4 Literatur 18 Anhänge: Anhang 1: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A., DITTRICH I. (2007): Identification and model based assessment of the potential water retention caused by land-use changes, Advances in Geosciences 11: 49–56. Anhang 2: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A. (2009): Land-use effects on flood generation – considering soil hydraulic measurements in modelling, Advances in Geosciences 21: 99–107. Anhang 3: WAHREN A., FEGER K.H. (2010): Model-Based Assessment of Forest Land Management on Water Dynamics at Various Hydrological Scales – A Case Study, in: Bredemeier, M.; Cohen, S.; Godbold, D.L.; Lode, E.; Pichler, V.; Schleppi, P. (Eds.): Forest Management and the Water Cycle - An Ecosystem-Based Approach, Ecological Studies 212, Springer: 453-469 Anhang 4: WAHREN A., FRANK S., WALTHER P., SCHMIDT W., FEGER K.H. (2011): Erstellung eines Leitfadens für Ausgleichsmaßnahmen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in den Hochwasserentstehungsgebieten Sachsens, Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 55: 155-165. Anhang 5: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H. (2012): Potentials and limitations of natural flood retention by forested land in headwater catchments: evidence from experimental and model studies, J. Flood Risk Management 5, 321–335. / Forests show, compared to other land uses, in many cases good water retention potential. This is however limited. Whether additional forest area in a catchment leads to a reduction of flooding depends on the pre-event atmospheric conditions, the soil characteristics at the afforested site, the duration and intensity of the rain storm event, and location and size of the afforested area. Further, the forest management, which is only briefly discussed in this thesis, plays an important role. Many water retention related processes occurring during the transformation of a landuse into forest are not yet sufficiently investigated an described. This applies especially to the changes in the hydraulic architecture of the soil. It was shown that after a few years growing forests have already changed the pore distribution, especially in the upper soil horizons. However, further research under different soil and tree type would be desirable. Therefore, a model-based description of land use change towards forest with regard to flood retention comprises uncertainties which should be taken into consideration. Nevertheless, models are the only possibility to assess land use change effects with justifiable expenditure. In general, the application of hydrological models comprised sparse useful information about changes in the soil due to a changed land use. Neither the target state nor the progression of the transformation can be predicted with certainty. Further development of models with parallel observations and data gathering is essential. With increasing number of questions regarding modified land use systems, a need arises for innovative forms of parameterisation and model calibration. The increasing degree of process mapping in models may make parameterability difficult, however, adequate process mapping is the key to scenario capable modelling. The communication of results must therefore include a high degree of transparency in the definition of all known uncertainties, because decisions have long lasting consequences. A qualified prediction of land use changes is a cross-disciplinary task. Ecological, economical, and sociological processes together form the future land use distribution. An important conclusion from this thesis is that the implementation of measures targeting increased water retention requires must result in a consensus with society and economics. Integrated approaches and transdisciplinary assessment of impacts of land use modifications are needed. Although, the uncertainties in model-based land use change assessment are high, there is a need for the definition of “sustainable land use” and “increase of water retention” for the flood risk management plans. Adapted land use as a component of integrated flood risk management has a major constraint: the benefits of water retention in the landscape are mostly not directly noticeable at the place where a measure is implemented. This is highly important for stakeholders and decision makers. However, given that most of the land available for afforestation is a private property, it may be necessary to provide subsidies to encourage landowners to increase the percentage of forested land. Competitive land use system requirements need to be balanced with approaches dealing with different landscape functions. Water retention is part of this functioning. Other protection aims like nature protection, soil protection, aims of the Water Framework Directive, aesthetic land use pattern but also the agrar-economic production play an important role. Well-founded future land use scenarios should use this transdisciplinary view. Finally, it is also important to keep in mind that floods belong to a healthy river runoff regime. Floods are an important part of the natural hydrological cycle, and therefore the goal of watershed management should not be to eliminate them entirely. Additional forest can help to re-establish the natural water retention potential in anthropogenically disturbed river basins and to decrease the human-made contribution to flood generation.:Inhalt Erklärung des Promovenden 3 Danksagung 4 1 Einführung 6 1.1 Hintergrund und Motivation 6 1.2 Zielsetzung 8 1.3 Struktur 9 2 Zusammenfassende Darstellung der Publikationsinhalte 11 2.1 Vorstellung des Modells AKWA-M® 11 2.2 Einfluss des Waldes auf bodenhydraulische Eigenschaften 12 2.3 Bildung begründeter Waldmehrungsszenarien 13 2.4 Exkurs: Politischer Vollzug in sächsischen Hochwasserentstehungsgebieten 14 2.5 Synthese 15 3 Schlussfolgerungen 16 4 Literatur 18 Anhänge: Anhang 1: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A., DITTRICH I. (2007): Identification and model based assessment of the potential water retention caused by land-use changes, Advances in Geosciences 11: 49–56. Anhang 2: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A. (2009): Land-use effects on flood generation – considering soil hydraulic measurements in modelling, Advances in Geosciences 21: 99–107. Anhang 3: WAHREN A., FEGER K.H. (2010): Model-Based Assessment of Forest Land Management on Water Dynamics at Various Hydrological Scales – A Case Study, in: Bredemeier, M.; Cohen, S.; Godbold, D.L.; Lode, E.; Pichler, V.; Schleppi, P. (Eds.): Forest Management and the Water Cycle - An Ecosystem-Based Approach, Ecological Studies 212, Springer: 453-469 Anhang 4: WAHREN A., FRANK S., WALTHER P., SCHMIDT W., FEGER K.H. (2011): Erstellung eines Leitfadens für Ausgleichsmaßnahmen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in den Hochwasserentstehungsgebieten Sachsens, Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 55: 155-165. Anhang 5: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H. (2012): Potentials and limitations of natural flood retention by forested land in headwater catchments: evidence from experimental and model studies, J. Flood Risk Management 5, 321–335.

L’industrie minière de l’amiante a profondément transformé les paysages du sud du Québec, laissant environ 800 millions de tonnes de résidus miniers sous la forme de haldes près des villes minières telles Thetford Mines et Black Lake. Certains enjeux environnementaux découlant de ces paysages, notamment l’érosion des haldes par le vent et l’eau, ont été atténués avec succès sur certains sites en les recouvrant de technosols composés d’un mélange de matières résiduelles fertilisantes, puis en les ensemençant avec des graminées. Cependant, aucune tentative de boisement n’avait été faite jusqu’à présent, car ces milieux étaient considérés comme trop contraignants pour l’établissement et la croissance des arbres. Dans cette étude, nous avons développé deux plantations expérimentales dans une mine d’amiante en déclassement dans le sud du Québec, sur des stériles et sur des résidus miniers, dans lesquelles a été comparée la performance de huit espèces d’arbres, clones et provenances plantés sur deux types de technosols, tous deux construits à partir d’un mélange de biosolides municipaux et de boues de désencrage aménagés en andains. Les propriétés physiques et chimiques des technosols, comme l’état hydrique et l’activité ionique du sol, ainsi que la survie et la croissance des arbres, ont été évaluées. La nutrition foliaire et l’utilisation de l’eau ont également été étudiées pour trois clones de peupliers hybrides au cours de leur troisième saison de croissance. Les clones de peupliers hybrides avaient une survie significativement plus élevée (87 à 94 %) après trois ans que toutes les espèces de conifères (10 à 56 %) testées. L'espèce résineuse présentant les taux de survie les plus élevés était l'épinette blanche (46 à 56 %). Les conditions sèches lors de la mise en terre peuvent en partie expliquer les taux de mortalité plus élevés des conifères. Les taux de croissance moyens des peupliers hybrides étaient de 45 cm an-1, alors que certains arbres atteignaient plus de 300 cm de hauteur après trois ans. Le phosphore et le potassium étaient les nutriments qui limitaient le plus la croissance. Le clone DN×M-915508 semble être le plus tolérant à la sécheresse. Bien qu'il y ait peu de différences entre les technosols, les résultats suggèrent que l'ajout de sols contaminés de classe B au mélange de matières résiduelles fertilisantes a des avantages pour la survie et la croissance des arbres, probablement en raison du volume de sol plus élevé. Notre étude a démontré une technologie prometteuse pour la remise en état par le boisement des mines d’amiante du sud du Québec. Certains traitements devraient être ajoutés pour limiter la concurrence des plantes au cours des premières années afin d'augmenter la survie et la croissance des arbres, alors qu'un volume limité de technosol et donc une faible disponibilité en humidité et en nutriments pourraient compromettre la croissance à moyen et long terme des arbres. / The asbestos mining industry has deeply transformed the landscapes of southern Quebec, leaving about 800 million tons of tailings and waste rock in large piles near former mining towns such as Thetford Mines and Black Lake. Some of the environmental issues arising from these landscapes (e.g. wind and water erosion) have been successfully addressed at some sites by covering the piles with a mixture of by-products as the technosol and then seeding with grasses. However, no attempt for afforestation had been made thus far because these environments were thought to pose too many constraints on tree establishment and growth. In this study, we developed two experimental plantations at a decommissioned asbestos mine in southern Quebec, on waste rocks and on tailings, as a means to test the performance of eight tree species/clones/provenances planted on two types of technosols, both mainly constructed from the mixing of municipal biosolids and deinking sludge and configured in small windrows. Physical and chemical properties of technosols, including soil water availability and ionic activity, and seedling survival and growth were assessed. Foliar nutrition and water use were also evaluated for three hybrid poplar clones during the third growing season. Hybrid poplar clones had significantly higher survival (87 to 94%) after three years than all conifer species (10 to 56%) tested, although dry conditions at planting could have had adverse effects on conifers. The conifer species exhibiting the highest survival rates was white spruce (46 to 56%). Average growth rates of hybrid poplars were 45 cm y-1, whereas some trees reached over 300 cm in height after three years. Clone DN×M-915508 is believed to be more drought tolerant than the other hybrid poplar clones tested. Phosphorus and potassium were the most growth-limiting nutrients. Although there were few differences between the technosols, results suggest that the addition of Class B contaminated soils to the main mixture of by-products has benefits regarding tree survival and growth, likely because of its larger volume. Our study demonstrated a promising technology for reclamation through afforestation of asbestos mines in southern Quebec. Some treatments should be added to limit plant competition within the first few years as a means to increase survival and growth, whereas limited technosol volume and thus low moisture and nutrient availability could compromise mid- to long-term growth of trees.

Un análisis de la literatura disponible sobre las inundaciones, en el Estado español, permite sacar dos conclusiones: i) el principal factor desencadenante de desastres es de origen socioeconómico, lo cual se debe a la localización de bienes y servicios en zonas inundables; ii) las inundaciones con grandes consecuencias negativas se concentran principalmente en el área mediterránea, donde además del principal factor desencadenante, se conjugan otros factores relacionados con las características hidroclimáticas de estas zonas (ej. tormentas convectivas de alta intensidad, cuencas pequeñas con abruptas pendientes y amplios valles aluviales, suelos poco profundos con sustratos permeables), donde preponderan inundaciones de tipo relámpago. Actualmente, se tiene al alcance una gran cantidad de bibliografía científica, sumada a herramientas computacionales potentes que facilitan la cuantificación del riesgo, concepto entendido como la probabilidad de que se produzca un evento de inundación y sus posibles consecuencias negativas. A partir de esta definición, la gestión del riesgo de inundaciones puede ser definida como un proceso cíclico dinámico de análisis, valoración y reducción del riesgo. Dentro de los recientes avances metodológicos dados en esta área del conocimiento, hay que destacar que en los últimos años se han venido dando aportes importantes desde diferentes líneas de investigación del Grupo de Investigación de Modelación Hidrológica y Ambiental de la UPV. Sobre estos fundamentos, es posible plantear una metodología idónea para el análisis del riesgo de inundaciones, soportándose en la implementación conjunta de modelos estocásticos de tormentas convectivas, modelación hidrológica distribuida, modelación hidráulica bidimensional, análisis estadístico multivariado y estimación de daños directos tangibles. Los resultados obtenidos con esta variedad de métodos, integrados espacialmente con sistemas de información geográficos, permiten cuantificar el riesgo y cartografiarlo. Con dicha metodología es posible "analizar" el riesgo en situación actual, así como el que se podría generar con la implementación de estrategias de "reducción" de carácter preventivo. Sobre estas hipótesis de partida, el objetivo de esta tesis ha sido el de plantear una metodología de análisis y reducción del riesgo de inundaciones, para ser aplicada a un caso de estudio específico de un sistema fluvial mediterráneo representativo de meso-escala que haya experimentado consecuencias negativas por inundaciones: la Rambla del Poyo (Valencia). Dicha metodología planteada ha sido flexible para posteriormente ser adaptada al análisis de estrategias de reducción del riesgo mediante medidas preventivas del tipo "retención de agua en el territorio", además de permitir un análisis de su efectividad. A partir de la implementación del plan de investigación, se han encontrado dos juegos de conclusiones generales. En primer lugar, respecto a la metodología implementada: i) ésta ha mostrado ser efectiva en cuanto a requerimientos de datos, tiempo computacional y credibilidad de los resultados; ii) el uso acoplado de la modelación estocástica de tormentas con la modelación hidrológica distribuida, ha mostrado tener un gran potencial en la estimación de la frecuencia de avenidas, principalmente por involucrar el análisis físico de los procesos hidrológicos en la cuenca hidrográfica; iii) el análisis hidrodinámico acoplado 1D/2D, ha mostrado ser una herramienta eficaz para el análisis de la extensa llanura inundable del caso de estudio, sin embargo debido a los costes computacionales y económicos su utilidad se ha visto restringida; iv) el levantamiento en campo de datos, sobre los daños producidos por inundaciones históricas en el área de estudio, ha mostrado ser un soporte fiable en la construcción de las funciones calado-daño para la estimación de los daños directos tangibles y su integración en la estimación del riesgo. Por otro lado, respecto a las medidas de "retención de agua en el territorio" analizadas: i) su efectividad sobre la reducción del caudal máximo se ha visto condicionada por varios factores, entre ellos: la variabilidad espacio-temporal de las tormentas, la condición de humedad antecedente del suelo, la magnitud de la avenida, la tipología de medida adoptada en función de su afectación de los procesos hidrológicos (generación o propagación de la escorrentía) y su distribución espacial dentro de la cuenca; ii) en términos generales se ha observado que la efectividad, sobre la reducción del caudal máximo, de las medidas de retención en ladera (reforestación) y de retención en cauces (embalses distribuidos y embalse único equivalente), va disminuyendo a medida que aumenta la magnitud de la avenida; igualmente, para mayores aumentos, relativos al área afectada por dichas medidas, en la capacidad de retención en la cuenca, mayor efectividad ha sido observada; iii) reducciones en la magnitud de eventos con frecuencias altas e inefectividad en bajas, puede traducirse en reducciones significativas del riesgo, es decir, mayor efectividad en la reducción del riesgo. Alternativamente a las medidas de "retención de agua en el territorio" (las cuales sólo afectan la peligrosidad), el análisis de la introducción de medidas preventivas tales como barreras físicas en las puertas de las viviendas (las cuales afectan la susceptibilidad) ha mostrado tener una relativa significancia en la reducción del riesgo; iv) el análisis de la efectividad sobre el riesgo ha brindado una mejor herramienta de análisis que sólo sobre el caudal máximo (o peligrosidad), debido a que se ha podido cuantificar el grado de reducción del riesgo de cada una de las medidas analizadas en la zona inundable. Este resultado puede ser de gran utilidad en una posterior evaluación de alternativas eficientes en el ciclo de gestión del riesgo, como pueden ser las tareas de valoración del riesgo o análisis coste-beneficio. Finalmente, se han presentado algunas recomendaciones y líneas de investigación futuras, las cuales han surgido de los requerimientos no cubiertos en esta tesis doctoral. / Salazar Galán, SA. (2013). Metodología para el análisis y la reducción del riesgo de inundaciones: aplicación en la Rambla del Poyo (Valencia) usando medidas de "retención de agua en el territorio" [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29329

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts ist die Waldpolitik zahlreichen neuen, auch widersprüchlichen Politikzielen ausgesetzt. Der Wald wird vom Klimawandel bedroht, zum anderen soll er wichtige Beiträge zum Klimaschutz erbringen. Dabei ist umstritten, ob eine forstliche Nutzung- oder ein Nutzungsverzicht am effektivsten zur Erreichung der Klimaschutzziele beiträgt. Eine ähnliche Kontroverse ist im Bereich des Schutzes der Biodiversität im Wald festzustellen. Neben diesen neuen Zielen muss der Wald weiterhin die Leistungen erbringen, die die Gesellschaft seit jeher von ihm erwartet. Die vorliegende Studie untersucht die Wechselbeziehungen zwischen den Politikzielen verschiedener Politikfelder in Bezug auf die Waldflächen. Dabei wird der Policy Coherence Framework erstmals auf drei Politikebenen (EU-, Bunds- und Landesebene) sowie auf mehr als zwei Politikfelder angewandt und weiterentwickelt. Aktuelle Programme wie die LULUCF-VO der Europäischen Union, Bundes- und Landeswaldprogramme, Nachhaltigkeits-, Bioökonomie- und Biodiversitätsstrategien wurden untersucht. Die Diskussion erfolgt entlang der prominentesten Zielkonflikte, wie bspw. dem Ziel, mindestens 5% der Waldfläche aus der Nutzung zu nehmen. Schließlich werden konkrete Lösungsvorschläge für einige Zielkonflikte vorgestellt und diskutiert. Eine übersichtliche und kompakte Zusammenfassung der waldbezogenen Politikziele aus den untersuchten Programmen findet sich im Ergänzungsband. Diese mag auch der Praxis als hilfreicher Wegweiser durch die aktuellen Politikprogramme mit Waldflächenbezug dienen. / At the beginning of the 21st century, forest policy faces numerous challenges. It has to address requirements that are more in number, novelty, diversity and dispersity as likely ever before in recent history. Among the most important of these are clearly the challenges to save and pro-tect global Climate and Biodiversity. Land-use, Land-use Change and Forestry (LULUCF) have been incorporated in these challenges through various binding international compacts, among them the Paris Climate Accord of 2015, the EU’s LULUCF Regulation of 2018 as well as the Convention on Biological Diversity (CBD) of 1993 and their respective national instruments of implementation, e.g. the German National Strategy on Sustainability of 2002. They all aim to maintain and augment the mitigative climate effects and biodiversity of forests. Therefore, this study sets out to determine the consequences of these new requirements for forest policy. It analyses how these various new policy goals can be reconciled and integrated without inter-fering with other standing policy targets. Although the loss of tropical forests has long been identified to be one of the main driving forces for climate change and loss of biodiversity, the potential positive effects of global refor-estation and afforestation (including the global north) to reverse this trend and mitigate cli-mate change have only recently become a focus point of attention. This study therefore focuses on the policy goals which directly or indirectly influence the change of forest area. Starting from a national German perspective, policy goals at a European as well as the subnational, Thuringian level are included in the analysis, followig the federal structure of Germany within an ever closer politically united Europe. This study analyses coherence among policy goals using the Policy Coherence Framework (PCF). Following this established framework, policy coherence between the three political levels (European, national, subnational) is being investigated as “vertical coherence”. Coherence be-tween forest area policy and other policy fields on the same political level are researched and referred to as “horizontal coherence”. Within a certain policy field, coherence of programs will be investigated as “internal coherence”, whereas relations and interactions to policy goals of other areas is being referred to as “external coherence”. The framework has been adapted to this study’s requirements and amended with dimensions to analyze coherence between pro-grams with respect to the dates and departments of publication. With the analysis of policy coherence, this study pursues a philosophical understanding of “phronesis” (i.e. “prudence”, as opposed to “techne” and episteme) as the main target of social science and research. Based on a thourough assessment and using a determined set of values and goals for sustainable development of the forest sector, this study aims to contribute to the advancement of policy coherence in actual policy formulation.

Was „will' die aktuelle Politik vom Wald? Welche Ziele werden in aktuellen Politikprogrammen in Bezug auf Walderhaltung, Waldmehrung und Waldnutzung formuliert? Dieser Ergänzungsband liefert eine übersichtliche und kompakte Zusammenfassung der Politikziele aus allen Politikfeldern, die von Relevanz für den Wald sind. Dabei werden nicht nur forstpolitische Programme in den Blick genommen, sondern auch solche aus den Politikbereichen - Bioökonomie - Klimaschutz - Biodiversitätsschutz - Biotopverbund - Hochwasserschutz - Bodenschutz - Landschaftsschutz - Erholung Aus 46 ausgewählten Programmen sind systematisch Politikziele mit Waldbezug erhoben worden. Diese bilden die Grundlage der Untersuchung, die im Hauptband dargestellt ist. Die Zusammenstellung dieser Politikziele mag dabei aber auch dem Praktiker als hilfreicher Wegweiser durch die aktuellen Politikprogramme mit Waldflächenbezug dienen. Berücksichtigt wurden Dokumente von der Ebene der EU, des Bundes und des Freistaats Thüringen. Eine Übersicht der Programme findet sich auf Seite 7. Der vorliegende Ergänzungsband ist aus drucktechnischen Gründen getrennt vom Hauptband der Dissertation erschienen. Die Voraussetzungen und Methoden der Politikzielerhebung erschließen sich nur im Zusammenhang mit dem Hauptband. Insbesondere zur Eingrenzung der Begriffe und Politikfelder, der Auswahl der untersuchten Programme und der Methodik der Politikzielerhebung sei hier auf die Theorie- und Methodenabschnitte im Hauptband verwiesen. Auch die übrigen Anhänge zum Hauptband finden sich in diesem Ergänzungsband. Zur besseren Lesbarkeit sind hier das Abkürzungsverzeichnis und die Übersicht der aufgewerteten Programme nochmals beigefügt worden. Am Inhalt der hier abgedruckten Anhänge sind keinerlei Änderungen vorgenommen worden. Sie entsprechen vollständig derjenigen Fassung, die von der Fakultät für Umweltwissenschaften der TU Dresden (Fachbereich Forstwissenschaften in Tharandt) als lnaugural­ Dissertation angenommen worden ist.

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