The Journal of Vietnamese Environment (J. Viet. Env.) plays the role of a scientific platform for researchers and stakeholders working on environmental issues in Vietnam and abroad. The journal is open for all kind of Vietnam-related environmental topics, from climate change and renewable energies to legislative framework and socio-economic aspects.

In dieser Arbeit werden Konzepte für die Diagnostik der großskaligen Zirkulation in der Troposphäre und Stratosphäre entwickelt. Der Fokus liegt dabei auf dem Energiehaushalt, auf der Wellenausbreitung und auf der Interaktion der atmosphärischen Wellen mit dem Grundstrom. Die Konzepte werden hergeleitet, wobei eine neue Form des lokalen Eliassen-Palm-Flusses unter Einbeziehung der Feuchte eingeführt wird. Angewendet wird die Diagnostik dann auf den Reanalysedatensatz ERA-Interim und einen durch beobachtete Meerestemperatur- und Eisdaten angetriebenen Lauf des ECHAM6 Atmosphärenmodells. Die diagnostischen Werkzeuge zur Analyse der großskaligen Zirkulation sind einerseits nützlich, um das Verständnis der Dynamik des Klimasystems weiter zu fördern. Andererseits kann das gewonnene Verständnis des Zusammenhangs von Energiequellen und -senken sowie deren Verknüpfung mit synoptischen und planetaren Wellensystemen und dem resultierenden Antrieb des Grundstroms auch verwendet werden, um Klimamodelle auf die korrekte Wiedergabe dieser Beobachtungen zu prüfen. Hier zeigt sich, dass die Abweichungen im untersuchten ECHAM6-Modelllauf bezüglich des Energiehaushalts klein sind, jedoch teils starke Abweichungen bezüglich der Ausbreitung von atmosphärischen Wellen existieren. Planetare Wellen zeigen allgemein zu große Intensitäten in den Eliassen-Palm-Flüssen, während innerhalb der Strahlströme der oberen Troposphäre der Antrieb des Grundstroms durch synoptische Wellen verfälscht ist, da deren vertikale Ausbreitung gegenüber den Beobachtungen verschoben ist. Untersucht wird auch der Einfluss von arktischen Meereisänderungen ausgehend vom Bedeckungsminimum im August/September bis in den Winter. Es werden starke positive Temperaturanomalien festgestellt, welche an der Oberfläche am größten sind. Diese führen vor allem im Herbst zur Intensivierung von synoptischen Systemen in den arktischen Breiten, da die Stabilität der troposphärischen Schichtung verringert ist. Im darauffolgenden Winter stellen sich barotrope bis in die Stratosphäre reichende Änderungen der großskaligen Zirkulation ein, welche auf Meereisänderungen zurückzuführen sind. Der meridionale Druckgradient sinkt und führt so zu einem Muster ähnlich einer negativen Phase der arktischen Oszillation in der Troposphäre und einem geschwächten Polarwirbel in der Stratosphäre. Diese Zusammenhänge werden ebenfalls in einem ECHAM6-Modelllauf untersucht, wobei vor allem der Erwärmungstrend in der Arktis zu gering ist. Die großskaligen Veränderungen im Winter können zum Teil auch im Modelllauf festgestellt werden, jedoch zeigen sich insbesondere in der Stratosphäre Abweichungen für die Periode mit der geringsten Eisausdehnung. Die vertikale Ausbreitung planetarer Wellen von der Troposphäre in die Stratosphäre ist in ECHAM6 mit sehr großen Abweichungen wiedergegeben. Somit stellt die Wellenausbreitung insgesamt den größten in dieser Arbeit festgestellten Mangel in ECHAM6 dar. / In this study concepts for the diagnostics of the large-scale circulation in the troposphere and the stratosphere are developed. Therefore the energy budget, wave propagation and the interaction between waves and the mean flow are analyzed. A corresponding set of diagnostic methods is derived. Furthermore a new type of localized Eliassen Palm Fluxes including moisture fluxes is introduced. These diagnostic methods are then applied to the ERA-Interim reanalysis and to a run of the ECHAM6 atmospheric model forced with observed sea surface temperatures and sea ice data. The diagnostics of the large scale circulation are useful to enhance the understanding of the climate system dynamics. Furthermore the knowledge of the relation between energy sources and sinks, atmospheric waves on planetary and synoptic scales and their forcing of the mean flow is applicable to validate global climate models. The results presented here show small deviations in terms of the energy balance in ECHAM6 but large discrepancies in terms of wave propagation. On the one hand Eliassen Palm fluxes connected to planetary waves are generally too strong. On the other hand the mean flow forcing within upper tropospheric jet streams by synoptic scale waves does not agree with observations, since the vertical propagation is shifted. A second part of this study analyses the influence of Arctic sea ice anomalies at the sea ice minimum in August/September on atmospheric conditions. Strong positive temperature anomalies with their maximum at the surface are observed. In autumn they lead to intensified synoptic scale systems, because of a reduced atmospheric vertical stability. A large-scale barotropic circulation pattern up to the stratosphere appears in winter related to previous late summer sea ice changes. A reduced meridional pressure gradient leads to a pattern related to a negative phase of the Arctic Oscillation in the troposp here as well as related to a weaker stratospheric polar vortex. The same analysis performed with an ECHAM6 model run shows a too small warming of Arctic latitudes. While tropospheric changes in the Arctic are covered by the model to some degree, the stratosphere shows large discrepancies in reproducing the observed changes in the low ice period. The vertical propagation of planetary waves from the troposphere into the stratosphere is reproduced with large differences. Accordingly this study shows the largest errors in ECHAM6 related to atmospheric wave propagation.

Diss. Univ. Augsburg, 2006.

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Das Faktenblatt fasst die Ergebnisse aus dem Projekt »KLAPS – Klimawandel, Luftverschmutzung und Belastungsgrenzen von Ökosystemen im polnisch-sächsischen Grenzraum« zusammen. Dabei werden aktuelle und zukünftig mögliche klimatische und lufthygienische Trends sowie die Folgen des Klimawandels für verschiedene Zielgruppen aufgezeigt. Eine detaillierte Darstellung der Methodik und der Ergebnisse kann in den Projektberichten »Das Klima im polnisch-sächsischen Grenzraum« und »Klimaprojektionen, Luftverschmutzung und Belastungsgrenzen von Ökosystemen« nachgelesen werden. Redaktionsschluss: 05.01.2015

Der Bericht enthält den aktuellen Wissensstand zu Dürreindizes für die Anwendung in Sachsen. Dafür werden mehr als 100 Indizes aus den Gebieten Meteorologie, Hydrologie und Landwirtschaft sowie kombinierte Indizes charakterisiert. Berechnungen ausgewählter meteorologischer Dürreindizes für fünf Klimamessstationen und Modellierungen der Bodenfeuchte werden verglichen. Danach sind z. B. niederschlagsbasierte Indizes für Sachsen deutlich aussagekräftiger als rein temperaturbasierte. Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure sowie Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen.

Die Veröffentlichung dokumentiert die Ergebnisse eines Forschungsprojektes, in dem untersucht wurde, welchen Einfluss großräumige Strömungsmuster in der Atmosphäre (Großwetterlagen) auf das Auftreten von Wetterextremen in Sachsen hatten und zukünftig haben können. Dafür wurde ein Verfahren zur Klassifikation durch multiple Regression entwickelt und angewendet. Belastbare Zunahmen von Wetterextremen sind z. B. bei heißen und niederschlagsarmen warmen Tagen sowie etwas weniger sicher bei Schwüle und Starkwind im Winterhalbjahr zu erwarten. Die Veröffentlichung richtet sich an Klimaforscher, -modellentwickler und -modellanwender.

Stadtbäume unterliegen besonders häufigem und intensivem Trockenstress. Der bereits stattfindende Klimawandel führt zudem zu einer verschärften Wirkung der Klimafaktoren auf das Pflanzenwachstum. Demnach ist die Wahl standortgerechter und an urbane Bedingungen angepasster Gehölze von besonderer Bedeutung. Nicht nur durch das Stadtklima und den Einfluss des Klimawandels, sondern auch zwischen Rodung und Pflanzung und insbesondere nach dem Auspflanzen an den urbanen Standort sind junge Gehölze oft erheblichem Trockenstress ausgesetzt, wodurch sich das Ausfallrisiko erhöht. Dem könnte durch die frühzeitige Anpassung von Baumschulware an Trockenheit vorgebeugt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, die Möglichkeit der Erhöhung der Trockenheitstoleranz verschiedener Baumarten durch die Anwendung eines bestimmten Bewässerungsverfahrens während der Anzucht zu untersuchen. Zudem sollte die Trockenheitstoleranz der Arten in der juvenilen Phase eingeschätzt werden. Im Freilandversuch wurden dafür fünf Baumarten bei drei Bewässerungsstrategien, optimale Bewässerung (V1), geringe Bewässerung (V2) und zeitweise Bewässerung (V3), in den Jahren 2012 und 2013 kultiviert und in der anschließenden Vegetationsperiode 2014 Trockenheit ausgesetzt. Neben Zuwachsanalysen (Höhe, Stamm- und Wurzelhalsdurchmesser, Trockenmasse, Spross-Wurzel-Verhältnis) und Wassergehaltsuntersuchungen wurden Blattwasserpotential- und Chlorophyllfluoreszenzmessungen sowie Gefäß-analysen in den Jahren 2013 und 2014 durchgeführt. Somit konnten die artspezifische und bewässerungsabhängige Entwicklung während der Anzucht nachvollzogen und daraus die Stressbelastung sowie Trockenheitsreaktionen bzw. Strategien im Umgang mit Wassermangel und mögliche bewässerungsbedingte Anpassungen an Trockenheit abgeleitet werden. Die Untersuchungsergebnisse von Sorbus aucuparia lassen auf eine gewisse Angepasstheit an zeitweise auftretende bzw. moderate Trockenheit in der juvenilen Phase schließen. Die während kurzfristiger Trockenheit entstandenen Wachstumsverluste konnte S. aucuparia durch Wachstumsschübe infolge von Wassereinträgen kompensieren. Hingegen zeichnet sich anhand der Wachstumsanalysen und Blattwasserpotentialmessungen eine geringe Toleranz gegenüber stärkerem bzw. langanhaltendem Wassermangel in der Vegetationsperiode ab. Das vergleichsweise gute Wachstum von SaV1 und SaV3 unter Trockenheit im Jahr 2014 steht vor allem in Verbindung mit dem durch vormals bessere Wasserversorgung höheren Wasserspeicher der Pflanzen. Infolge der verstärkten Bildung kleinerer und der geringeren Bildung großer Gefäße bei SaV3 steigt die Sicherheit vor Embolien. Um eine langfristig bessere Angepasstheit und gleichzeitig gute Wachstumsergebnisse zu erzielen, scheint für S. aucuparia eine Konditionierung durch zeitweise Bewässerung zur Anpassung an Trockenheit sinnvoll zu sein. Für Acer campestre lassen sich anhand der Wachstumsanalysen und Chlorophyllfluoreszenzmessungen eine geringe Empfindlichkeit gegenüber kurzfristiger bzw. zeitweiser Trockenheit und eine mittlere bis hohe Empfindlichkeit gegenüber langfristig mangelnder Wasserversorgung in der juvenilen Phase ableiten. Die Wachstumsergebnisse unter Trockenheit im Jahr 2014 deuten auf eine bessere Angepasstheit vormals optimal und zeitweise bewässerter Pflanzen (AcV1 und AcV3) hin. Eine langfristig bessere Angepasstheit an Trockenheit kann bei A. campestre jedoch vermutlich durch eine geringe Bewässerung erreicht werden, auch wenn mit schwachen Jahreszuwächsen zu rechnen ist. Dies leitet sich aus der geringeren Gefahr von Embolien aufgrund der stärkeren Bildung englumiger Gefäße, dem an Trockenheit angepassten geringeren Spross-Wurzel-Verhältnisses sowie der Aufrechterhaltung vergleichsweise hoher Pflanzenwassergehalte bei wiederholter Trockenheit bei vormals gering bewässerten A. campestre ab. Sowohl die Wachstumsanalysen als auch die physiologischen Untersuchungen weisen auf die hohe Trockenheitsempfindlichkeit von juvenilen Tilia platyphyllos hin. Die Gefäßanalysen bestätigen dieses Ergebnis. So erfolgte während Trockenheit weitestgehend keine Reduzierung der Gefäßgrößen. In Verbindung mit den Ergebnissen der Trockenmasseuntersuchungen lässt sich auf eine gewisse Angepasstheit von T. platyphyllos an wiederkehrende Trockenperioden bzw. vereinzelte Trockenjahre schließen. Vormals optimal bewässerte Pflanzen (TpV1) konnten einjährige Trockenheit im Jahr 2014 durch Nutzung ihres Wasserspeichers kompensieren und beste Wachstumsergebnisse bei gleichzeitig geringen Blattwasserdefiziten erzielen. Die vergleichsweise geringe Stressbelastung von TpV1 im Jahr 2014 spiegelt sich auch in den Chlorophyllfluoreszenzmessungen wider. Vormals zeitweise bewässerte Pflanzen (TpV3) wiesen zwar unter Trockenheit im Jahr 2014 keine bessere Wuchsleistung als TpV1 auf, jedoch deuten die Ergebnisse der Blattwasserpotentialuntersuchungen auf osmotische Anpassungsvorgänge sowie eine angepasste Stomataregulation hin. Die Gefäßanalysen belegen geringfügige trockenheitsbedingte Anpassungen von TpV3. Demnach kann bei T. platyphyllos sowohl durch optimale als auch durch zeitweise Bewässerung während der Anzucht eine gewisse Angepasstheit an spätere Trockenereignisse erreicht werden. Styphnolobium japonicum zeichnet sich durch eine sehr hohe Trockenheitstoleranz gegenüber zeitweiser und eine mittlere bis hohe Trockenheitstoleranz gegenüber langer und mehrjähriger Trockenheit in der juvenilen Phase aus. Dies spiegelt sich in den Wachstumsanalysen und in den physiologischen Untersuchungen wider. Die Ausbildung eines kräftigen Herzwurzelsystems mit tiefreichenden Senkerwurzeln ermöglicht es S. japonicum große Bodenwasserreserven zu erschließen. Die Wurzelanatomie, die Anatomie der Blätter und des Stammes sowie das physiologische Verhalten (geringe Absenkung der Mittags-Blattwasserpotentiale) zielen auf eine Strategie der Trockenstressvermeidung. Durch die geringere Bildung großlumiger und verstärkte Bildung kleinlumiger Gefäße während Trockenheit wird zudem die Sicherheit vor Embolien erhöht. Dadurch waren vormals gering und zeitweise bewässerte Pflanzen (SjV2, SjV3) auch an Trockenheit im Jahr 2014 besser angepasst. Die guten Wachstumsergebnisse lassen in Verbindung mit den Blattwasserpotential- und Wassergehaltsmessungen auch eine verbesserte Wassernutzungseffizienz, eine verstärkte Osmoregulation sowie eine Anpassung der Stomataregulation vermuten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine langfristig bessere Angepasstheit an Trockenheit und gute Wachstumsergebnisse durch eine zeitweise Bewässerung von S. japonicum erreicht werden kann. Populus nigra 'Italica' folgt ebenfalls der Strategie der Stressvermeidung mit geringen Blattwasserpotentialabsenkungen. Durch schnelle Ausbreitung des Wurzelsystems können größere Wasservorräte im Boden erschlossen werden. Die Entwicklung einer höheren Anzahl kleiner und einer geringeren Anzahl großer Gefäße während Trockenheit senkt die Kavitationsgefahr. Die Ergebnisse der Wachstumsanalysen der juvenilen P. nigra 'Italica' deuten unter Berücksichtigung der Blattwasserpotential- und Chlorophyllfluoreszenzmessungen auf eine mittlere Trockenheitstoleranz gegenüber langanhaltendem Wassermangel in der Vegetationsperiode und eine höhere Trockenheitstoleranz gegenüber zeitweiser Trockenheit hin. Es wurde ersichtlich, dass P. nigra 'Italica' in Abhängigkeit von Intensität, Dauer und Häufigkeit der Trockenperioden unterschiedliche Anpassungsmechanismen aufweist. / Due to their specific location urban trees are typically subjected to heavy and intense drought stress. The already apparent negative effects of climate change enhance the effect of climate factors on plant growth. Therefore, choosing trees well-adapted to urban conditions and suitable for the respective location is of especial importance. Aside from city climate and the influence of climate change, young trees suffer considerably from drought stress as a result of clearing and planting, especially after planting out, because of which the risk of failure increases. This could be prevented by an early adjustment of nursery plants to drought, in order to obtain long-lived, vital and robust trees. Thus the goal of this work is to examine options of increasing drought tolerance in several tree species by the use of particular irrigation practices during cultivation. Additionally, there will be an assessment of the different species' drought tolerance during their juvenile phase. In 2012 and 2013 five tree species were cultivated under different irrigation strategies in a field experiment, with well (V1), with low (V2) and with occasional watering (3). Over the course of the subsequent vegetation period in 2014 they were exposed to drought. During 2013 and 2014, apart from analyses of growth (height, stem and root collar diameter, dry weight, shoot- root-ratio) and water content as well as leaf water potential, chlorophyll fluorescence and vessel parameters were measured. This enabled tracking the species-specific and irrigation-dependent development during cultivation and allowed conclusions on stress level and drought reactions or strategies to cope with water shortage. As well as possible irrigation-induced adaptations towards drought could be identified. The results of Sorbus aucuparia suggest a certain degree of adjustment to periodic or moderate drought during the juvenile phase. Loss of growth caused by short-term droughts could eventually be compensated by growth spurts after irrigation or rainfall. However, growth analyses and the data on leaf water potential indicate low tolerance against longer and more severe periods of water shortage during the growing season, especially when coinciding with atmospheric drought. Sorbus aucuparia were well-adapted to drought in 2014 both when they were formerly well irrigated (SaV1) as well as occasionally irrigated (SaV3). Their comparatively good growth is related to their larger plant water storage caused by early on better water supply. In order to achieve both long-term adaptation as well as satisfying growing rates, occasional irrigation seems reasonable for allowing adjustment to drought through conditioning for Sorbus aucuparia. The formation of narrower vessels decreases the risk of embolism. The findings are also indicative of a higher water use efficiency of formerly occasionally irrigated Sorbus aucuparia. Based on growth and chlorophyll fluorescence analyses Acer campestre seems to be less sensitive to short-term and occasional drought, but medium to highly sensitive to long-term water shortage during the juvenile phase. Growth during the dry conditions in 2014 indicates a better adjustment of formerly well and occasionally irrigated Acer campestre (AcV1 and AcV3). Probably a better adjustment in the long term can be achieved by early low irrigation, even if lower overall growth per year has to be expected. This is due to the formation of more narrow vessels that prevent embolism, and the low shoot-root-ratio well adapted to drought, as well as by keeping up a relatively high water content in recurring drought. Both growth and physiological investigation suggest a high susceptibility to drought in juvenile Tilia platyphyllos in severe long-term water shortage during the growing season and in perennial drought. Vessel analyses confirm this result. Thus no reduction of vessel size occurred during drought. Only formerly occasionally (TpV3) and low irrigated plants (TpV2) show minor adaptation in vessel size. Combining with the results of the dry-weight analysis it can be suggested a certain adjustment of Tilia platyphyllos to recurring periods of drought and singular dry years. Formerly well irrigated plants (TpV1) were best at withstanding the 2014 one-year drought by using their water storage and showed better growth with simultaneously low leaf water deficits. The comparatively low stress level of TpV1 is also reflected by chlorophyll fluorescence measurements. Despite not showing higher growth rates during the 2014 drought, analyses of leaf water potential of formerly occasionally watered plants (TpV3) point to osmotic adjustment as well as adaption of stoma regulation. The vessel analyses confirm these findings. Therefore, Tilia platyphyllos seems to benefit from both ideal as well as occasional irrigation (TpV1 and TpV3) during cultivation to adjust to subsequent droughts. However, a conclusive recommendation on watering Tilia platyphyllos does not seem possible at this point. Styphnolobium japonicum is characterized by very high drought tolerance towards occasional drought events and by medium to high tolerance towards long-term and perennial drought events during their juvenile phase. This is reflected by investigations of growth and physiology. The early development of a sturdy heart-root-system and deep sinker roots allows the acquisition of bigger soil water reservoirs. Not only root, but also leaf and trunk anatomy, as well as physiological reactions (slight reduction of midday leaf water potential) are main strategies to avoid drought stress. Here as well the protection from embolism is achieved by developing only medium to smaller vessels during drought. Therefore, formerly low and occasionally irrigated plants (SjV2 and SjV3) were even better adapted to the drought in 2014. Furthermore, together with analyses of leaf water potential and water content, the high growth rates suggest an improved water use efficiency, but also intensified osmoregulation as well as an adjustment of stoma regulation. The findings point to better long-term drought adaptation as well as satisfying growing rates using the occasional irrigation strategy for Styphnolobium japonicum. Populus nigra 'Italica' also follows a stress avoidance strategy by slightly lowering its leaf water potential. Its rapidly spreading root system can obtain access to bigger soil water resources. Developing a high number of small vessels and a rather low number of big ones decreases the risk of cavitation. Considering the leaf water potential and chlorophyll fluorescence measurements, the results of the growth analysis of Populus nigra 'Italica' indicate a medium drought tolerance towards long-term water shortage during the growing season and a higher tolerance towards occasional drought events. Yet a conclusive assessment of drought tolerance and improved adaptation to drought by the usage of a certain irrigation strategy, especially when it comes to perennial water shortage, is not possible for Populus nigra 'Italica' given the present data. However, it became apparent, that Populus nigra 'Italica' shows different adjustment mechanisms that are subject to intensity, duration and frequency of dry periods.