Les premières utilisations des forêts par l’homme remontent au paléolithique ; depuis l’homme n’a cessé de modifier le couvert forestier. Après une introduction sur l’histoire de l’usage anthropique des forêts, trois questions de recherches sont posées : 1- Quelle est la composition des paysages forestiers ? 2- Comment se répartit le paysage végétal forestier ? 3- Comment peut-on évaluer l’impact des interventions humaines sur le paysage végétal forestier ? Le territoire d’étude est le Massif armoricain, territoire le moins boisé de France avec de grandes surfaces agricoles. Cette recherche s’inscrit dans le programme national de cartographie des végétations naturelles et semi-naturelles de France (CarHAB) initié en 2010 par le Ministère de la Transition écologique et solidaire, suivant une approche dynamico-caténale. La symphytosociologie et géosymphytosociologie s’intéressent à la fois aux aspects dynamiques (séries) et à l’intégration spatiale des communautés à différentes échelles (géoséries), et sont donc particulièrement adaptées à l’étude des écocomplexes forestiers. Une typologie des séries et des géoséries de végétation forestière du Massif armoricain est proposée. Une cartographie de la végétation actuelle (VA) et de la végétation potentielle naturelle (VPN) est réalisée sur des sites représentatifs du territoire d’étude. Enfin, une étude diachronique sur le massif d’Andaine (61) permet d’évaluer l’impact des activités humaines passées, actuelles, et de simuler l’évolution future du massif forestier. Ces informations, couplées à la carte de la VPN du site, permettent, de formuler des préconisations de gestion et de fournir aux gestionnaires un outil pour se rapprocher de la VPN, tout en conciliant une exploitation multifonctionnelle du site. / The first human uses of forests date back to the Paleolithic period. Since then, man has constantly modified the forest cover. Based on the history of human forest use, three research questions emerge: 1- what is the forest landscapes composition? 2- How is the forest vegetation landscape distributed? 3- How the human impact on the forest vegetation landscape could be assessed?To answer these questions, the armorican Massif, the most least-forested territory in France with large agricultural areas, is studied. This project is part of the CarHAB national program initiated by the FrenchEcological Ministry in 2010, based on a dynamiccatenal phytosociology approach. Symphytosociology and geosymphytosociology focus on both dynamical aspects (series) and spatial distribution of communities at different scales (geoseries), and are consequently particularly well-adapted for the forest ecocomplexes study. First, a typology of the forest vegetation series and geoseries in the armorican Massif is proposed. Then, a mapping of actual vegetation (VA) and potential natural vegetation (PNV) is done on study area representative sites.Finally, a diachronic study on the Andaine massif (61) is used to assess past and present human impact and to simulate the future evolution of the forest vegetation landscape. Those informations, combined with the PNV site map, are used to develop management guidelines and provide to forest managers a tool to get closer to the PNV while ensuring a multifunctional site operation at the same time.

A structure and a function of a monoculture woodland is diferent from the natural woodland condition. This is an influence of a herb layer diversity. The change of the herb layer are mainly distinguishable in the case of tree coniferous monoculture. They are the poorest at all of them viewpoint diverzity. The diversity of the woodland was analysed with an insuffiently consequence. This study get the knowledge about the species composition and the diversity of these monoculture. At the same time get the knowlege about next factores, which change diversity and species composition of stand. As a confirmation of this, coniferous monoculture are numerously and species-compositionally diferent from broadleave monoculture. And more, coniferous trees change the enviroment's condition and the whole biotopes. There are not depend any species of the herb layer at the coniferous monoculture on this studied site of Křivoklátsko.

This thesis presents a semi-automatic method to analyze morphometric features and landscape elements based on Self Organizing Map (SOM) as an unsupervised Artificial Neural Network algorithm in two completely different environments: 1) the Man and Biosphere Reserve “Eastern Carpathians” (Central Europe) as a complex mountainous humid area and 2) Lut Desert, Iran, a hyper arid region characterized by repetition of wind-eroded features. In 2003, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) released the SRTM/ SIR-C band data with 3 arc seconds (approx. 90 m resolution) grid for approximately 80 % of Earth’s land surface. The X-band SRTM data were processed with a 1 arc second (approx. 30 m resolution) grid by the German space agency, DLR and the Italian space agency ASI, but due to the smaller X-SAR ground swath, large areas are not covered. The latest version 3.0 SRTM/C DEM and SRTM/X band DEM were re-projected to 90 and 30 m UTM grid and used to generate morphometric parameters of first order (slope) and second order (cross-sectional curvature, maximum curvatures and minimum curvature) by using a bivariate quadratic surface. The morphometric parameters are then used in a SOM to identify morphometric features (or landform elements) e.g. planar, channel, ridge in mountainous areas or yardangs (ridge) and corridors (valley) in hyper-arid areas. Geomorphic phenomena and features are scale-dependent and the characteristics of features vary when measured over different spatial extents or different spatial resolution. Morphometric parameters were derived for nine window sizes of the 90 m DEM ranging from 5 × 5 to 55 ×55. Analysis of the SOM output represents landform entities with ground areas from 450 m to 4950 m that is local to regional scale features. Effect of two SRTM resolutions, C and X bands is studied on morphometric feature identification. The difference change analysis revealed the quantity of resolution dependency of morphometric features. Increasing the DEM spatial resolution from 90 to 30 m (corresponding to X band) by interpolation resulted in a significant improvement of terrain derivatives and morphometric feature identification. Integration of morphometric parameters with climate data (e.g. Sum of active temperature above 10 ° C) in SOM resulted in delineation of morphologically homogenous discrete geo-ecological units. These units were reclassified to produce a Potential Natural Vegetation map. Finally, we combined morphometric parameters and remotely sensed spectral data from Landsat ETM+ to identify and characterize landscape elements. The single integrated data set of geo-ecosystems shows the spatial distribution of geomorphic, climatic and biotic/cultural properties in the Eastern Carpathians. The results demonstrate that a SOM is a very efficient tool to analyze geo-morphometric features under diverse environmental conditions and at different scales and resolution. Finer resolution and decreasing window size reveals information that is more detailed while increasing window size and coarser resolution emphasizes more regional patterns. It was also successfully applied to integrate climatic, morphometric parameters and Landsat ETM+ data for landscape analysis. Despite the stochastic nature of SOM, the results are not sensitive to randomization of initial weight vectors if many iterations are used. This procedure is reproducible with consistent results. / Avhandlingen presenterar en halvautomatisk metod för att analysera morfometriska kännetecken och landskapselement som bygger på Self Organizing Map (SOM), en oövervakad Artificiell Neural Nätverk algoritm, i två helt skilda miljöer: 1) Man and Biosphere Reserve "Eastern Carpathians" (Centraleuropa) som är ett komplext, bergigt och humid område och 2) Lut öken, Iran, en extrem torr region som kännetecknas av återkommande vinderoderade objekt. Basen för undersökningen är det C-band SRTM digital höjd modell (DEM) med 3 bågsekunder rutnät som National Aeronautics and Space Administration släppte 2003 för ungefär 80 % av jordens yta. Dessutom används i ett mindre område X-band SRTM DEM med 1 bågsekund rutnät av den tyska rymdagenturen DLR. DEM transformerades till 90 och 30 m UTM nätet och därav genererades morfometriska parametrar av första (lutning) och andra ordning (tvärsnittböjning, största och minsta böjning). De morfometriska parametrar används sedan i en SOM för att identifiera morfometriska objekt (eller landform element) t.ex. plan yta, kanal, kam i bergsområden eller yardangs (kam) och korridorer (dalgångar) i extrem torra områden. Geomorfiska fenomen och objekt är skalberoende och kännetecken varierar med geografiska områden och upplösning. Morfometriska parametrar har härletts från 90 m DEM för nio fönsterstorlekar från 5 × 5 till 55 × 55. Resultaten representerar landform enheter för områden från 450 m till 4950 m på marken dvs. lokal till regional skala. Inflytande av två SRTM upplösningar i C och X-banden har studerats för identifikation av morfometriska objekt. Förändringsanalys visade storleken av upplösningsberoende av morfometriska objekt. Ökning av DEM upplösningen från 90 till 30 m (motsvarande X-bandet) genom interpolation resulterade i en betydande förbättring av terräng parametrar och identifiering av morfometriska objekt. Integration av morfometriska parametrar med klimatdata (t.ex. summan av aktiv temperatur över 10° C) i SOM resulterade i avgränsningen av homogena geoekologiska enheter. Dessa enheter ha används för att producera en karta av potentiell naturlig vegetation. Slutligen har vi kombinerat morfometriska parametrar och multispektrala fjärranalysdata från Landsat ETM för att identifiera och karaktärisera landskapselement. Dessa integrerade ekosystem data visar den geografiska fördelningen av morfometriska, klimatologiska och biotiska/kulturella egenskaper i östra Karpaterna. Resultaten visar att SOM är ett mycket effektivt verktyg för att analysera geomorfometriska egenskaper under skilda miljöförhållanden, i olika skalor och upplösningar. Finare upplösning och minskad fönsterstorlek visar information som är mer detaljerad. Ökad fönsterstorlek och grövre upplösning betonar mer regionala mönster. Det var också mycket framgångsrikt att integrera klimatiska och morfometriska parametrar med Landsat ETM data för landskapsanalys. Trots den stokastiska natur av SOM, är resultaten inte känsliga för slumpvisa värden i de ursprungliga viktvektorerna när många iterationer används. Detta förfarande är reproducerbart med bestående resultat. / QC 20100924

Die vorliegende Arbeit wurde auf der Grundlage begutachteter Publikationen als kumulative Dissertation verfasst. Ziel war hier, das zeitliche Spektrum des Niederschlages unter sich bereits geänderten und zukünftig möglichen Klimabedingungen zu untersuchen, um daraus risikobehaftete Auswirkungen auf den Wasserhaushalt ableiten zu können. Ausgehend von den für Sachsen bzw. Mitteldeutschland jahreszeitlich berechneten Trends für den Niederschlag im Zeitraum 1951-2000 wurde hier der Schwerpunkt auf das Verhalten des Starkniederschlages im Einzugsgebiet der Weißeritz (Osterzgebirge) während der Vegetationsperiode gesetzt. Unter Verwendung von Extremwertverteilungen wurde das lokale Starkniederschlagsgeschehen im Referenzzeitraum 1961-2000 für Ereignisandauern von 1-24 Stunden und deren Wiederkehrzeiten von 5-100 Jahren aus statistischer Sicht beschrieben. Mittels eines wetterlagenbasierten statistischen Downscaling wurden mögliche Änderungen im Niveau des zeitlich höher aufgelösten Niederschlagspektrums gegenüber dem Referenzspektrum auf die Zeitscheiben um 2025 (2011-2040) und 2050 (2036-2065) projiziert. Hierfür wurden die zu erwartenden Klimabedingungen für das IPCC-Emissionsszenario A1B angenommen. Mittels eines problemangepassten Regionalisierungsalgorithmus´ konnte eine Transformation der Punktinformationen in eine stetige Flächeninformation erreicht werden. Dabei wurden verteilungsrelevante Orografieeffekte auf den Niederschlag maßstabsgerecht berücksichtigt. Die signifikanten Niederschlagsabnahmen im Sommer bzw. in der Vegetationsperiode sind in Sachsen mit einer Zunahme und Intensivierung von Starkniederschlägen kombiniert. Hieraus entsteht ein Konfliktpotenzial zwischen Hochwasserschutz auf der einen und (Trink-) Wasserversorgung auf der anderen Seite. Für die zu erwartenden Klimabedingungen der Zeitscheiben um 2025 und 2050 wurden für das Einzugsgebiet der Weißeritz zunehmend positive, nicht-lineare Niveauverschiebungen im zeitlich höher aufgelösten Spektrum des Starkniederschlages berechnet. Für gleich bleibende Wiederkehrzeiten ergaben sich größere Regenhöhen bzw. für konstant gehaltene Regenhöhen kleinere Wiederkehrzeiten. Aus dem erhaltenen Änderungssignal kann gefolgert werden, dass der sich fortsetzende allgemeine Erwärmungstrend mit einer Intensivierung des primär thermisch induzierten, konvektiven Starkniederschlagsgeschehens einhergeht, was in Sachsen mit einem zunehmend häufigeren Auftreten von Starkregenereignissen kürzerer Andauer sowie mit einer zusätzlichen orografischen Verstärkung von Ereignissen längerer Andauer verbunden ist. Anhand des Klimaquotienten nach Ellenberg wurden Effekte des rezenten Klimatrends auf die Verteilung der potenziellen natürlichen Vegetation in Mitteldeutschland beispielhaft untersucht. Über eine Korrektur der Berechnungsvorschrift konnte eine Berücksichtigung der trendbehafteten klimatologischen Rahmenbedingungen, insbesondere dem negativen Niederschlagstrend im Sommer, erreicht werden. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass die regionalen Auswirkungen des globalen Klimawandels massive Änderungen in der raum-zeitlichen Struktur des Niederschlages in Sachsen zur Folge haben, was unvermeidlich eine komplexe Wirkungskette auf den regionalen Wasserhaushalt zur Folge hat und mit Risiken verbunden ist. / This paper was written as a cumulative doctoral thesis based on appraised publications. Its objective was to study the temporal spectrum of precipitation under already changed or possible future climate conditions in order to derive effects on the water budget which are fraught with risks. Based on seasonal trends as established for Saxony and Central Germany for precipitation in the period of 1951-2000, the focus was on the behaviour of heavy precipitation in the catchment area of the Weißeritz (eastern Ore Mountains) during the growing season. Using distributions of extreme values, the local heavy precipitation behaviour in the reference period of 1961-2000 was described from a statistical point of view for event durations of 1-24 hours and their return periods of 5-100 years. Statistical downscaling based on weather patterns was used to project possible changes in the level of the high temporal resolution spectrum of precipitation, compared with the reference spectrum, to the time slices around 2025 (2011-2040) and 2050 (2036-2065). The IPCC A1B emission scenario was assumed for expected climate conditions for this purpose. Using a regionalisation algorithm adapted to the problem made it possible to achieve a transformation of local information into areal information. In doing so, distribution-relevant orographic effects on precipitation were taken into consideration in a manner true to scale. Significant decreases in precipitation in summer and during the growing season are combined with an increase and intensification of heavy precipitation in Saxony. This gives rise to a potential for conflict between the need for flood protection, on the one hand, and the supply of (drinking) water, on the other hand. For the expected climate conditions of the time slices around 2025 and 2050, increasingly positive, non-linear shifts in the level of the high temporal resolution spectrum of heavy precipitation were calculated for the catchment of the Weißeritz. Higher amounts of rain were found if the return periods were kept constant, and shorter return periods were found if the rain amounts were kept constant. It may be concluded from the change signal obtained that the continuing general warming trend is accompanied by an intensification of the primarily thermally induced convective behaviour of heavy precipitation. In Saxony, this is associated with an increasingly frequent occurrence of heavy precipitation events of short duration and with an additional orographic intensification of events of long duration. Using the Ellenberg climate quotient, effects of the recent climate trend on the distribution of potential natural vegetation in Central Germany were studied by way of example. Underlying climatological conditions subject to a trend, in particular the negative trend of precipitation in summer, were taken into consideration by a modification of the calculation rule. All in all, it was found that regional effects of global climate change bring about massive changes in the spatiotemporal structure of precipitation in Saxony, which inevitably leads to a complex chain of impact on the regional water budget and is fraught with risks.

Die vorliegende Arbeit wurde auf der Grundlage begutachteter Publikationen als kumulative Dissertation verfasst. Ziel war hier, das zeitliche Spektrum des Niederschlages unter sich bereits geänderten und zukünftig möglichen Klimabedingungen zu untersuchen, um daraus risikobehaftete Auswirkungen auf den Wasserhaushalt ableiten zu können. Ausgehend von den für Sachsen bzw. Mitteldeutschland jahreszeitlich berechneten Trends für den Niederschlag im Zeitraum 1951-2000 wurde hier der Schwerpunkt auf das Verhalten des Starkniederschlages im Einzugsgebiet der Weißeritz (Osterzgebirge) während der Vegetationsperiode gesetzt. Unter Verwendung von Extremwertverteilungen wurde das lokale Starkniederschlagsgeschehen im Referenzzeitraum 1961-2000 für Ereignisandauern von 1-24 Stunden und deren Wiederkehrzeiten von 5-100 Jahren aus statistischer Sicht beschrieben. Mittels eines wetterlagenbasierten statistischen Downscaling wurden mögliche Änderungen im Niveau des zeitlich höher aufgelösten Niederschlagspektrums gegenüber dem Referenzspektrum auf die Zeitscheiben um 2025 (2011-2040) und 2050 (2036-2065) projiziert. Hierfür wurden die zu erwartenden Klimabedingungen für das IPCC-Emissionsszenario A1B angenommen. Mittels eines problemangepassten Regionalisierungsalgorithmus´ konnte eine Transformation der Punktinformationen in eine stetige Flächeninformation erreicht werden. Dabei wurden verteilungsrelevante Orografieeffekte auf den Niederschlag maßstabsgerecht berücksichtigt. Die signifikanten Niederschlagsabnahmen im Sommer bzw. in der Vegetationsperiode sind in Sachsen mit einer Zunahme und Intensivierung von Starkniederschlägen kombiniert. Hieraus entsteht ein Konfliktpotenzial zwischen Hochwasserschutz auf der einen und (Trink-) Wasserversorgung auf der anderen Seite. Für die zu erwartenden Klimabedingungen der Zeitscheiben um 2025 und 2050 wurden für das Einzugsgebiet der Weißeritz zunehmend positive, nicht-lineare Niveauverschiebungen im zeitlich höher aufgelösten Spektrum des Starkniederschlages berechnet. Für gleich bleibende Wiederkehrzeiten ergaben sich größere Regenhöhen bzw. für konstant gehaltene Regenhöhen kleinere Wiederkehrzeiten. Aus dem erhaltenen Änderungssignal kann gefolgert werden, dass der sich fortsetzende allgemeine Erwärmungstrend mit einer Intensivierung des primär thermisch induzierten, konvektiven Starkniederschlagsgeschehens einhergeht, was in Sachsen mit einem zunehmend häufigeren Auftreten von Starkregenereignissen kürzerer Andauer sowie mit einer zusätzlichen orografischen Verstärkung von Ereignissen längerer Andauer verbunden ist. Anhand des Klimaquotienten nach Ellenberg wurden Effekte des rezenten Klimatrends auf die Verteilung der potenziellen natürlichen Vegetation in Mitteldeutschland beispielhaft untersucht. Über eine Korrektur der Berechnungsvorschrift konnte eine Berücksichtigung der trendbehafteten klimatologischen Rahmenbedingungen, insbesondere dem negativen Niederschlagstrend im Sommer, erreicht werden. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass die regionalen Auswirkungen des globalen Klimawandels massive Änderungen in der raum-zeitlichen Struktur des Niederschlages in Sachsen zur Folge haben, was unvermeidlich eine komplexe Wirkungskette auf den regionalen Wasserhaushalt zur Folge hat und mit Risiken verbunden ist. / This paper was written as a cumulative doctoral thesis based on appraised publications. Its objective was to study the temporal spectrum of precipitation under already changed or possible future climate conditions in order to derive effects on the water budget which are fraught with risks. Based on seasonal trends as established for Saxony and Central Germany for precipitation in the period of 1951-2000, the focus was on the behaviour of heavy precipitation in the catchment area of the Weißeritz (eastern Ore Mountains) during the growing season. Using distributions of extreme values, the local heavy precipitation behaviour in the reference period of 1961-2000 was described from a statistical point of view for event durations of 1-24 hours and their return periods of 5-100 years. Statistical downscaling based on weather patterns was used to project possible changes in the level of the high temporal resolution spectrum of precipitation, compared with the reference spectrum, to the time slices around 2025 (2011-2040) and 2050 (2036-2065). The IPCC A1B emission scenario was assumed for expected climate conditions for this purpose. Using a regionalisation algorithm adapted to the problem made it possible to achieve a transformation of local information into areal information. In doing so, distribution-relevant orographic effects on precipitation were taken into consideration in a manner true to scale. Significant decreases in precipitation in summer and during the growing season are combined with an increase and intensification of heavy precipitation in Saxony. This gives rise to a potential for conflict between the need for flood protection, on the one hand, and the supply of (drinking) water, on the other hand. For the expected climate conditions of the time slices around 2025 and 2050, increasingly positive, non-linear shifts in the level of the high temporal resolution spectrum of heavy precipitation were calculated for the catchment of the Weißeritz. Higher amounts of rain were found if the return periods were kept constant, and shorter return periods were found if the rain amounts were kept constant. It may be concluded from the change signal obtained that the continuing general warming trend is accompanied by an intensification of the primarily thermally induced convective behaviour of heavy precipitation. In Saxony, this is associated with an increasingly frequent occurrence of heavy precipitation events of short duration and with an additional orographic intensification of events of long duration. Using the Ellenberg climate quotient, effects of the recent climate trend on the distribution of potential natural vegetation in Central Germany were studied by way of example. Underlying climatological conditions subject to a trend, in particular the negative trend of precipitation in summer, were taken into consideration by a modification of the calculation rule. All in all, it was found that regional effects of global climate change bring about massive changes in the spatiotemporal structure of precipitation in Saxony, which inevitably leads to a complex chain of impact on the regional water budget and is fraught with risks.

Flora und Vegetation sind Spiegelbild naturräumlicher Potenziale ebenso wie kulturbürtiger Einflüsse. Der im Rahmen einer bodenkundlichen Tagung entstandene Artikel gibt einen textlichen und kartografischen Überblick zur potenziellen natürlichen Vegetation (pnV) Sachsens. Aktuelle Vegetationsverhältnisse finden ebenso Berücksichtigung. Die Naturregionen Tief-, Hügel- und Bergland werden aus vegetationskundlicher Sicht - unter Einbeziehung aktueller Forschungen und mit Bezug auf geologische, edaphische sowie klimatische Rahmenbedingungen - charakterisiert. Regionale Besonderheiten (z. B. die Ost-West-Gliederung des Erzgebirges) werden dabei ebenso herausgestellt wie neuere Erkenntnisse zur Verbreitung von landschaftsprägenden Waldtypen (z. B. bodensaure Eichenwälder im Tiefland).

Die vorliegende Arbeit wurde auf der Grundlage begutachteter Publikationen als kumulative Dissertation verfasst. Ziel war hier, das zeitliche Spektrum des Niederschlages unter sich bereits geänderten und zukünftig möglichen Klimabedingungen zu untersuchen, um daraus risikobehaftete Auswirkungen auf den Wasserhaushalt ableiten zu können. Ausgehend von den für Sachsen bzw. Mitteldeutschland jahreszeitlich berechneten Trends für den Niederschlag im Zeitraum 1951-2000 wurde hier der Schwerpunkt auf das Verhalten des Starkniederschlages im Einzugsgebiet der Weißeritz (Osterzgebirge) während der Vegetationsperiode gesetzt. Unter Verwendung von Extremwertverteilungen wurde das lokale Starkniederschlagsgeschehen im Referenzzeitraum 1961-2000 für Ereignisandauern von 1-24 Stunden und deren Wiederkehrzeiten von 5-100 Jahren aus statistischer Sicht beschrieben. Mittels eines wetterlagenbasierten statistischen Downscaling wurden mögliche Änderungen im Niveau des zeitlich höher aufgelösten Niederschlagspektrums gegenüber dem Referenzspektrum auf die Zeitscheiben um 2025 (2011-2040) und 2050 (2036-2065) projiziert. Hierfür wurden die zu erwartenden Klimabedingungen für das IPCC-Emissionsszenario A1B angenommen. Mittels eines problemangepassten Regionalisierungsalgorithmus´ konnte eine Transformation der Punktinformationen in eine stetige Flächeninformation erreicht werden. Dabei wurden verteilungsrelevante Orografieeffekte auf den Niederschlag maßstabsgerecht berücksichtigt. Die signifikanten Niederschlagsabnahmen im Sommer bzw. in der Vegetationsperiode sind in Sachsen mit einer Zunahme und Intensivierung von Starkniederschlägen kombiniert. Hieraus entsteht ein Konfliktpotenzial zwischen Hochwasserschutz auf der einen und (Trink-) Wasserversorgung auf der anderen Seite. Für die zu erwartenden Klimabedingungen der Zeitscheiben um 2025 und 2050 wurden für das Einzugsgebiet der Weißeritz zunehmend positive, nicht-lineare Niveauverschiebungen im zeitlich höher aufgelösten Spektrum des Starkniederschlages berechnet. Für gleich bleibende Wiederkehrzeiten ergaben sich größere Regenhöhen bzw. für konstant gehaltene Regenhöhen kleinere Wiederkehrzeiten. Aus dem erhaltenen Änderungssignal kann gefolgert werden, dass der sich fortsetzende allgemeine Erwärmungstrend mit einer Intensivierung des primär thermisch induzierten, konvektiven Starkniederschlagsgeschehens einhergeht, was in Sachsen mit einem zunehmend häufigeren Auftreten von Starkregenereignissen kürzerer Andauer sowie mit einer zusätzlichen orografischen Verstärkung von Ereignissen längerer Andauer verbunden ist. Anhand des Klimaquotienten nach Ellenberg wurden Effekte des rezenten Klimatrends auf die Verteilung der potenziellen natürlichen Vegetation in Mitteldeutschland beispielhaft untersucht. Über eine Korrektur der Berechnungsvorschrift konnte eine Berücksichtigung der trendbehafteten klimatologischen Rahmenbedingungen, insbesondere dem negativen Niederschlagstrend im Sommer, erreicht werden. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass die regionalen Auswirkungen des globalen Klimawandels massive Änderungen in der raum-zeitlichen Struktur des Niederschlages in Sachsen zur Folge haben, was unvermeidlich eine komplexe Wirkungskette auf den regionalen Wasserhaushalt zur Folge hat und mit Risiken verbunden ist. / This paper was written as a cumulative doctoral thesis based on appraised publications. Its objective was to study the temporal spectrum of precipitation under already changed or possible future climate conditions in order to derive effects on the water budget which are fraught with risks. Based on seasonal trends as established for Saxony and Central Germany for precipitation in the period of 1951-2000, the focus was on the behaviour of heavy precipitation in the catchment area of the Weißeritz (eastern Ore Mountains) during the growing season. Using distributions of extreme values, the local heavy precipitation behaviour in the reference period of 1961-2000 was described from a statistical point of view for event durations of 1-24 hours and their return periods of 5-100 years. Statistical downscaling based on weather patterns was used to project possible changes in the level of the high temporal resolution spectrum of precipitation, compared with the reference spectrum, to the time slices around 2025 (2011-2040) and 2050 (2036-2065). The IPCC A1B emission scenario was assumed for expected climate conditions for this purpose. Using a regionalisation algorithm adapted to the problem made it possible to achieve a transformation of local information into areal information. In doing so, distribution-relevant orographic effects on precipitation were taken into consideration in a manner true to scale. Significant decreases in precipitation in summer and during the growing season are combined with an increase and intensification of heavy precipitation in Saxony. This gives rise to a potential for conflict between the need for flood protection, on the one hand, and the supply of (drinking) water, on the other hand. For the expected climate conditions of the time slices around 2025 and 2050, increasingly positive, non-linear shifts in the level of the high temporal resolution spectrum of heavy precipitation were calculated for the catchment of the Weißeritz. Higher amounts of rain were found if the return periods were kept constant, and shorter return periods were found if the rain amounts were kept constant. It may be concluded from the change signal obtained that the continuing general warming trend is accompanied by an intensification of the primarily thermally induced convective behaviour of heavy precipitation. In Saxony, this is associated with an increasingly frequent occurrence of heavy precipitation events of short duration and with an additional orographic intensification of events of long duration. Using the Ellenberg climate quotient, effects of the recent climate trend on the distribution of potential natural vegetation in Central Germany were studied by way of example. Underlying climatological conditions subject to a trend, in particular the negative trend of precipitation in summer, were taken into consideration by a modification of the calculation rule. All in all, it was found that regional effects of global climate change bring about massive changes in the spatiotemporal structure of precipitation in Saxony, which inevitably leads to a complex chain of impact on the regional water budget and is fraught with risks.

Die vorliegende Arbeit wurde auf der Grundlage begutachteter Publikationen als kumulative Dissertation verfasst. Ziel war hier, das zeitliche Spektrum des Niederschlages unter sich bereits geänderten und zukünftig möglichen Klimabedingungen zu untersuchen, um daraus risikobehaftete Auswirkungen auf den Wasserhaushalt ableiten zu können. Ausgehend von den für Sachsen bzw. Mitteldeutschland jahreszeitlich berechneten Trends für den Niederschlag im Zeitraum 1951-2000 wurde hier der Schwerpunkt auf das Verhalten des Starkniederschlages im Einzugsgebiet der Weißeritz (Osterzgebirge) während der Vegetationsperiode gesetzt. Unter Verwendung von Extremwertverteilungen wurde das lokale Starkniederschlagsgeschehen im Referenzzeitraum 1961-2000 für Ereignisandauern von 1-24 Stunden und deren Wiederkehrzeiten von 5-100 Jahren aus statistischer Sicht beschrieben. Mittels eines wetterlagenbasierten statistischen Downscaling wurden mögliche Änderungen im Niveau des zeitlich höher aufgelösten Niederschlagspektrums gegenüber dem Referenzspektrum auf die Zeitscheiben um 2025 (2011-2040) und 2050 (2036-2065) projiziert. Hierfür wurden die zu erwartenden Klimabedingungen für das IPCC-Emissionsszenario A1B angenommen. Mittels eines problemangepassten Regionalisierungsalgorithmus´ konnte eine Transformation der Punktinformationen in eine stetige Flächeninformation erreicht werden. Dabei wurden verteilungsrelevante Orografieeffekte auf den Niederschlag maßstabsgerecht berücksichtigt. Die signifikanten Niederschlagsabnahmen im Sommer bzw. in der Vegetationsperiode sind in Sachsen mit einer Zunahme und Intensivierung von Starkniederschlägen kombiniert. Hieraus entsteht ein Konfliktpotenzial zwischen Hochwasserschutz auf der einen und (Trink-) Wasserversorgung auf der anderen Seite. Für die zu erwartenden Klimabedingungen der Zeitscheiben um 2025 und 2050 wurden für das Einzugsgebiet der Weißeritz zunehmend positive, nicht-lineare Niveauverschiebungen im zeitlich höher aufgelösten Spektrum des Starkniederschlages berechnet. Für gleich bleibende Wiederkehrzeiten ergaben sich größere Regenhöhen bzw. für konstant gehaltene Regenhöhen kleinere Wiederkehrzeiten. Aus dem erhaltenen Änderungssignal kann gefolgert werden, dass der sich fortsetzende allgemeine Erwärmungstrend mit einer Intensivierung des primär thermisch induzierten, konvektiven Starkniederschlagsgeschehens einhergeht, was in Sachsen mit einem zunehmend häufigeren Auftreten von Starkregenereignissen kürzerer Andauer sowie mit einer zusätzlichen orografischen Verstärkung von Ereignissen längerer Andauer verbunden ist. Anhand des Klimaquotienten nach Ellenberg wurden Effekte des rezenten Klimatrends auf die Verteilung der potenziellen natürlichen Vegetation in Mitteldeutschland beispielhaft untersucht. Über eine Korrektur der Berechnungsvorschrift konnte eine Berücksichtigung der trendbehafteten klimatologischen Rahmenbedingungen, insbesondere dem negativen Niederschlagstrend im Sommer, erreicht werden. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass die regionalen Auswirkungen des globalen Klimawandels massive Änderungen in der raum-zeitlichen Struktur des Niederschlages in Sachsen zur Folge haben, was unvermeidlich eine komplexe Wirkungskette auf den regionalen Wasserhaushalt zur Folge hat und mit Risiken verbunden ist. / This paper was written as a cumulative doctoral thesis based on appraised publications. Its objective was to study the temporal spectrum of precipitation under already changed or possible future climate conditions in order to derive effects on the water budget which are fraught with risks. Based on seasonal trends as established for Saxony and Central Germany for precipitation in the period of 1951-2000, the focus was on the behaviour of heavy precipitation in the catchment area of the Weißeritz (eastern Ore Mountains) during the growing season. Using distributions of extreme values, the local heavy precipitation behaviour in the reference period of 1961-2000 was described from a statistical point of view for event durations of 1-24 hours and their return periods of 5-100 years. Statistical downscaling based on weather patterns was used to project possible changes in the level of the high temporal resolution spectrum of precipitation, compared with the reference spectrum, to the time slices around 2025 (2011-2040) and 2050 (2036-2065). The IPCC A1B emission scenario was assumed for expected climate conditions for this purpose. Using a regionalisation algorithm adapted to the problem made it possible to achieve a transformation of local information into areal information. In doing so, distribution-relevant orographic effects on precipitation were taken into consideration in a manner true to scale. Significant decreases in precipitation in summer and during the growing season are combined with an increase and intensification of heavy precipitation in Saxony. This gives rise to a potential for conflict between the need for flood protection, on the one hand, and the supply of (drinking) water, on the other hand. For the expected climate conditions of the time slices around 2025 and 2050, increasingly positive, non-linear shifts in the level of the high temporal resolution spectrum of heavy precipitation were calculated for the catchment of the Weißeritz. Higher amounts of rain were found if the return periods were kept constant, and shorter return periods were found if the rain amounts were kept constant. It may be concluded from the change signal obtained that the continuing general warming trend is accompanied by an intensification of the primarily thermally induced convective behaviour of heavy precipitation. In Saxony, this is associated with an increasingly frequent occurrence of heavy precipitation events of short duration and with an additional orographic intensification of events of long duration. Using the Ellenberg climate quotient, effects of the recent climate trend on the distribution of potential natural vegetation in Central Germany were studied by way of example. Underlying climatological conditions subject to a trend, in particular the negative trend of precipitation in summer, were taken into consideration by a modification of the calculation rule. All in all, it was found that regional effects of global climate change bring about massive changes in the spatiotemporal structure of precipitation in Saxony, which inevitably leads to a complex chain of impact on the regional water budget and is fraught with risks.

Flora und Vegetation sind Spiegelbild naturräumlicher Potenziale ebenso wie kulturbürtiger Einflüsse. Der im Rahmen einer bodenkundlichen Tagung entstandene Artikel gibt einen textlichen und kartografischen Überblick zur potenziellen natürlichen Vegetation (pnV) Sachsens. Aktuelle Vegetationsverhältnisse finden ebenso Berücksichtigung. Die Naturregionen Tief-, Hügel- und Bergland werden aus vegetationskundlicher Sicht - unter Einbeziehung aktueller Forschungen und mit Bezug auf geologische, edaphische sowie klimatische Rahmenbedingungen - charakterisiert. Regionale Besonderheiten (z. B. die Ost-West-Gliederung des Erzgebirges) werden dabei ebenso herausgestellt wie neuere Erkenntnisse zur Verbreitung von landschaftsprägenden Waldtypen (z. B. bodensaure Eichenwälder im Tiefland).