0 VORWORT Die für die Übersetzung von Programmiersprachen benötigten Analyse- und Synthesealgorithmen können bereits seit geraumer Zeit relativ gut sprachunabhängig formuliert werden. Dies findet seinen Ausdruck unter anderem in einer Vielzahl von Generatoren, die den Übersetzungsproze? ganz oder teilweise automatisieren lassen. Die Syntax der zu verarbeitenden Sprache steht gewöhnlich in Datenform (Graphen, Listen) auf der Basis formaler Beschreibungsmittel (z.B. BNF) zur Verfügung. Im Bereich der Übersetzung natürlicher Sprachen ist die Trennung von Sprache und Verarbeitungsalgorithmen - wenn überhaupt - erst ansatzweise vollzogen. Die Gründe liegen auf der Hand. Natürliche Sprachen sind mächtiger, ihre formale Darstellung schwierig. Soll die Übersetzung auch die mündliche Kommunikation umfassen, d.h. den menschlichen Dolmetscher auf einer internationalen Konferenz oder beim Telefonieren mit einem Partner, der eine andere Sprache spricht, ersetzen, kommen Echtzeitanforderungen dazu, die dazu zwingen werden, hochparallele Ansätze zu verfolgen. Der Prozess der Übersetzung ist auch dann, wenn keine Echtzeiterforderungen vorliegen, außerordentlich komplex. Lösungen werden mit Hilfe des Interlingua- und des Transferansatzes gesucht. Verstärkt werden dabei formale Beschreibungsmittel realtiv gut erforschter Teilgebiete der Informatik eingesetzt (Operationen über dekorierten Bäumen, Baum-zu-Baum-Übersetzungsstrategien), von denen man hofft, daß die Ergebnisse weiter führen werden als spektakuläre Prototypen, die sich jetzt schon am Markt befinden und oft aus heuristischen Ansätzen abgeleitet sind. [...]

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This thesis tackles the problem of modeling the semantics of natural language. Neural Network models are reviewed and a new Bayesian approach is developed and evaluated. As the performance of standard Monte Carlo algorithms proofed to be unsatisfactory for the developed models, the main focus lies on a new adaptive algorithm from the Sequential Monte Carlo (SMC) family. The Gradient Importance Sampling (GRIS) algorithm developed in the thesis is shown to give very good performance as compared to many adaptive Markov Chain Monte Carlo (MCMC) algorithms on a range of complex target distributions. Another advantage as compared to MCMC is that GRIS provides a straight forward estimate of model evidence. Finally, Sample Inflation is introduced as a means to reduce variance and speed up mode finding in Importance Sampling and SMC algorithms. Sample Inflation provides provably consistent estimates and is empirically found to improve convergence of integral estimates. / Diese Dissertation befasst sich mit der Modellierung der Semantik natürlicher Sprache. Eine Übersicht von Neuronalen Netzwerkmodellen wird gegeben und ein eigener Bayesscher Ansatz wird entwickelt und evaluiert. Da die Leistungsfähigkeit von Standardalgorithmen aus der Monte-Carlo-Familie auf dem entwickelten Model unbefriedigend ist, liegt der Hauptfokus der Arbeit auf neuen adaptiven Algorithmen im Rahmen von Sequential Monte Carlo (SMC). Es wird gezeigt, dass der in der Dissertation entwickelte Gradient Importance Sampling (GRIS) Algorithmus sehr leistungsfähig ist im Vergleich zu vielen Algorithmen des adaptiven Markov Chain Monte Carlo (MCMC), wobei komplexe und hochdimensionale Integrationsprobleme herangezogen werden. Ein weiterer Vorteil im Vergleich mit MCMC ist, dass GRIS einen Schätzer der Modelevidenz liefert. Schließlich wird Sample Inflation eingeführt als Ansatz zur Reduktion von Varianz und schnellerem auffinden von Modi in einer Verteilung, wenn Importance Sampling oder SMC verwendet werden. Sample Inflation ist beweisbar konsistent und es wird empirisch gezeigt, dass seine Anwendung die Konvergenz von Integralschätzern verbessert.

Mineralstaub und Seesalz sind der Masse nach die häufigsten Aerosoltypen und dominieren den natürlichen Aerosolanteil. Die vorliegende Arbeit untersucht, wie deren optische Eigenschaften durch atmosphärische Prozesse verändert werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Drei-Wellenlängen-Polarisationslidar entwickelt, um ferntransportierten Wüstenstaub zu untersuchen. Die der Arbeit zugrunde liegenden Messungen wurden im Rahmen der SALTRACE-Kampagne (Experiment zum Ferntransport von Aerosolen aus der Sahara und Aerosol-Wolken-Wechselwirkung) auf Barbados (13º N, 59º W) in den Jahren 2013 und 2014 durchgeführt. Die Lidarmessungen in Barbados ergaben, dass der Saharastaub nach einem Transportweg von 5000 km über den Atlantik im Mittel (21 Fälle) ein lineares Partikeldepolarisationsverhältnis von 0.25 ± 0.03 bei 355 nm, 0.28 ± 0.02 bei 532 nm und 0.23 ± 0.02 bei 1064 nm aufweist. Im Vergleich mit vorangegangen Messungen in Marokko und auf den Kapverden wurde kein signifikanter Unterschied der Werte bei 355 und 532 nm festgestellt. Lediglich die Abnahme des Depolarisationsverhälnisses bei 1064 nm zwischen Marokko und Barbados deutet auf einen Verlust der größeren Staubpartikel hin, ein Ergebnis, das von flugzeuggetragenen in-situ-Messungen bekräftigt wurde. Die optischen Eigenschaften von marinen Aerosolpartikeln wurden in Abhängigkeit der relativen Feuchte (RH) gemessen. Zu diesem Ziel wurden die Polarisations- und Wasserdampfmessungen des Lidars mit den Temperaturprofilen der Radiosonde kombiniert. Der Phasenübergang von sphärischen Seesalzpartikeln bei hoher relativer Feuchte zu nichtsphärischen (würfelartigen) Seesalzkristallen bei geringer relativer Feuchte (<50% RH) konnte durch einen starken Anstieg des Partikeldepolarisationsverhältnisses von 0.02 auf 0.12, 0.15 und 0.10 bei 355, 532 und 1064 nm beobachtet werden. Die Bestimmung der Wachstumsfaktoren des Extinktionskoeffizienten bei einem Anstieg der relativen Feuchte von 40% auf 80% ergab 1.94 ± 0.94, 3.70 ± 1.14 und 5.37 ± 1.66 bei 355, 532 und 1064 nm. Die ausschließlich marin geprägten Luftmassen über Barbados Ende Februar 2014 während der SALTRACE-Winterkampagne boten ideale Messbedingungen. Als weiterer Beitrag zur Charakterisierung der optischen Eigenschaften atmosphärischer Aerosole wurde im Rahmen dieser Arbeit zum ersten Mal der Extinktionskoeffizient und das Lidarverhältnis bei 1064 nm gemessen. Die neue Technik basiert auf der Rotations- Ramanstreuung bei 1064 nm und wurde in einer Zirruswolke getestet, da dort der Extinktionskoeffizient im beobachteten Bereich wellenlängenunabhängig ist.:1 Introduction 2 Observations at Barbados 2.1 Meteorological situation at Barbados 2.2 SALTRACE campaign 3 Lidar technique 3.1 BERTHA lidar system 3.2 Mueller-Stokes formalism 3.3 Lidar equation 3.4 Particle backscatter coefficient 3.5 Extinction coefficient 3.6 Linear depolarization ratio 4 Results and Discussion 2 4.1 First publication: Triple-wavelength depolarization-ratio profiling of Saharan dust over Barbados during SALTRACE in 2013 and 2014 4.2 Second publication: Dry versus wet marine particle optical properties: RH dependence of depolarization ratio, backscatter, and extinction from multiwavelength lidar measurements during SALTRACE 4.3 Third publication: 1064 nm rotational Raman lidar for particle extinction and lidar-ratio profiling: cirrus case study 5 Summary and Conclusions / Mineral dust and sea salt are the most abundant aerosol types (by mass) dominating the natural aerosol load. The present thesis investigates how their optical properties change due to atmospheric processes. In the framework of this thesis, a triple-wavelength polarization lidar was developed for studies of desert dust after long-range transport. The measurements included in this thesis were performed in the framework of the Saharan Aerosol Long-Range Transport and Aerosol-Cloud-Interaction Experiment (SALTRACE) at Barbados (13º N, 59º W) in 2013 and 2014. In the Saharan dust plumes over Barbados after an atmospheric transport of 5000 km across the Atlantic an average (21 cases) particle linear depolarization ratio of 0.25 ± 0.03 at 355 nm, 0.28 ± 0.02 at 532 nm, and 0.23 ± 0.02 at 1064 nm was measured. When comparing these results to values of previous observations in Morocco and Cabo Verde, no significant change in the depolarization ratio at 355 and 532 nm of Saharan dust was detected. A decrease in the depolarization ratio at 1064 nm between Morocco and Barbados points to a loss of the larger dust particles, a result that was corroborated by air-borne in situ observations. The optical properties of marine aerosol particles were measured under changing ambient relative humidity (RH). For this purpose the polarization and vapor measurements of the lidar were combined with the temperature profile of the radiosonde. The phase transition from spherical sea salt particles under humid conditions to non-spherical (cubic-like) sea salt crystals under dry conditions (<50% RH) could be observed. A strong increase in the particle depolarization ratio from values around 0.02 to values of 0.12 at 355 nm, 0.15 at 532 nm and 0.10 at 1064 nm for cubic-like marine particles was found. A particle extinction enhancement factor of 1.94 ± 0.94, 3.70 ± 1.14 and 5.37 ± 1.66 at 355, 532 and 1064 nm was observed under pristine marine conditions for an increase in RH from 40% to 80%. The measurements were performed while pure marine conditions prevailed at Barbados during the SALTRACE winter campaign at the end of February 2014. In the framework of this thesis, as a further contribution to the characterization of the optical properties of atmospheric aerosols, the extinction coefficient and the lidar ratio at 1064 nm were measured for the first time. The new technique is based on rotational Raman scattering at 1064 nm. The new method was tested in a cirrus cloud taking advantage of the wavelength independence (in the 355 – 1064 nm range) of the extinction coefficient.:1 Introduction 2 Observations at Barbados 2.1 Meteorological situation at Barbados 2.2 SALTRACE campaign 3 Lidar technique 3.1 BERTHA lidar system 3.2 Mueller-Stokes formalism 3.3 Lidar equation 3.4 Particle backscatter coefficient 3.5 Extinction coefficient 3.6 Linear depolarization ratio 4 Results and Discussion 2 4.1 First publication: Triple-wavelength depolarization-ratio profiling of Saharan dust over Barbados during SALTRACE in 2013 and 2014 4.2 Second publication: Dry versus wet marine particle optical properties: RH dependence of depolarization ratio, backscatter, and extinction from multiwavelength lidar measurements during SALTRACE 4.3 Third publication: 1064 nm rotational Raman lidar for particle extinction and lidar-ratio profiling: cirrus case study 5 Summary and Conclusions

0 VORWORT Die für die Übersetzung von Programmiersprachen benötigten Analyse- und Synthesealgorithmen können bereits seit geraumer Zeit relativ gut sprachunabhängig formuliert werden. Dies findet seinen Ausdruck unter anderem in einer Vielzahl von Generatoren, die den Übersetzungsproze? ganz oder teilweise automatisieren lassen. Die Syntax der zu verarbeitenden Sprache steht gewöhnlich in Datenform (Graphen, Listen) auf der Basis formaler Beschreibungsmittel (z.B. BNF) zur Verfügung. Im Bereich der Übersetzung natürlicher Sprachen ist die Trennung von Sprache und Verarbeitungsalgorithmen - wenn überhaupt - erst ansatzweise vollzogen. Die Gründe liegen auf der Hand. Natürliche Sprachen sind mächtiger, ihre formale Darstellung schwierig. Soll die Übersetzung auch die mündliche Kommunikation umfassen, d.h. den menschlichen Dolmetscher auf einer internationalen Konferenz oder beim Telefonieren mit einem Partner, der eine andere Sprache spricht, ersetzen, kommen Echtzeitanforderungen dazu, die dazu zwingen werden, hochparallele Ansätze zu verfolgen. Der Prozess der Übersetzung ist auch dann, wenn keine Echtzeiterforderungen vorliegen, außerordentlich komplex. Lösungen werden mit Hilfe des Interlingua- und des Transferansatzes gesucht. Verstärkt werden dabei formale Beschreibungsmittel realtiv gut erforschter Teilgebiete der Informatik eingesetzt (Operationen über dekorierten Bäumen, Baum-zu-Baum-Übersetzungsstrategien), von denen man hofft, daß die Ergebnisse weiter führen werden als spektakuläre Prototypen, die sich jetzt schon am Markt befinden und oft aus heuristischen Ansätzen abgeleitet sind. [...]:0 Vorwort S. 2 1 Einleitung 2. 4 2 Die Komponenten des dreistufigen Transfers S. 5 3 Formalisierung der Komposition S. 8 4 Pre-Transfer-Phase S. 11 5 Formalisierung der Pre-Transfer-Phase S. 13 6 Transfer-Phase S. 18 7 Formalisierung der Transfer-Phase S. 20 8 Post-Transfer-Phase S. 24 9 Transfer-Beispiel S. 25 10 Zusammenfassung S. 29

Ein wesentlicher Baustein im Zuge des Ausbaus der Erneuerbaren Energien ist eine optimierte und ressourcenschonende Nutzung von Biomasse. In Deutschland und Europa wurden in den vergangenen Jahren dazu entsprechende klima- und energiepolitische Ziele formuliert. Mehr Bioenergie im Energiemix ist – ohne die Inkaufnahme dadurch bedingter Negativwirkungen – jedoch nur mit Hilfe einer Steigerung der Energieeffi zienz bzw. nachhaltigen Rohstoffmobilisierung möglich. Insbesondere in der Nutzung von Reststoffen liegen noch erhebliche Mobilisierungs- sowie Optimierungspotenziale mit teilweise deutlich geringeren Nutzungskonkurrenzen, als im Falle eines gezielten Anbaus nachwachsender Rohstoffe zu erwarten sind. So sind im Bereich der Reststoffnutzung noch eine Reihe, über den eigentlichen Rohstoff hinausgehende Positivwirkungen, zu verzeichnen. Insbesondere in der Landschaftspfl ege bzw. der Nutzung des damit einhergehenden Materials, können sowohl Ziele des Naturschutzes als auch der nachhaltigen Bioenergiegewinnung verbunden werden. Das Spektrum der unter die Bezeichnung „Landschaftspfl egematerial“ fallenden Substrate ist jedoch vielfältig. Ferner ist ihr Aufkommen im Allgemeinen diskontinuierlich, von heterogener Qualität und teilweise mit hohen Bereitstellungskosten verbunden. Dies führte zurückblickend nur in Einzelfällen zu einer gezielten Nutzung, welche unter anderen zur Erhaltung einer über Jahrhunderte geprägten Naturlandschaft dringend notwendig wäre. Darüber hinaus gibt es noch eine Reihe weiterer Fragenstellungen, welche zur Gewährleistung einer ökonomisch vertretbaren Bereitstellung bzw. einer gezielten Nutzung des Materials gelöst werden müssen. Auch auf Seiten der Rahmenbedingungen gibt es neben der klaren Defi nition von Landschaftspfl egematerial im Überschneidungsbereich von „Reststoff und Abfall“ noch eine Reihe offener Punkte, welche einer Klärung bedürfen. Die im Rahmen des BMU-Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ am 1. und 2. März 2011 in Berlin veranstaltete Konferenz „Energetische Nutzung von Landschaftspfl egematerial“ hat diese Aspekte aufgegriffen und zur Diskussion gestellt bzw. innovative Ansätze einer sowohl ökologisch als auch ökonomisch sinnvollen Energiegewinnung aus Landschaftspfl egematerial aufgezeigt. In diesem Zusammenhang wurden neben Vertretern der Wissenschaft und Verwaltung, vornehmlich Praktiker bzw. Verantwortliche von Best Practice Beispielen eingeladen, um ihre Ansätze und Erfahrungen vorzustellen. Der interdisziplinäre Ansatz war notwendig, um die mitunter sehr komplexen Fragestellungen praxisgerecht zu vermitteln, die unterschiedlichen Blickwinkel der Akteure aufzuzeigen sowie die Übertragbarkeit besagter Modellbeispiele zu diskutieren. Mit dem hier vorgelegten Tagungsband sind sowohl die Vorträge als auch die Diskussionen in den Fachforen und auf dem Podium dokumentiert. Er soll dem Leser die Möglichkeit bieten, anhand der auf dem Datenträger (CD-Rom) befi ndlichen Beiträge, die inhaltlichen Schwerpunkte der Veranstaltung Revue passieren zu lassen. Ferner hat man in diesem Zusammenhang die Möglichkeit einer gezielten Kontaktaufnahme mit bereits erfolgreich praktizierenden Akteuren aus den Bereichen Bereitstellung und Verwertung von Landschaftspflegematerial.

Eine der großen Herausforderungen, die es in diesem Jahrhundert zu meistern gilt, ist die gezielte Bereitstellung von nachhaltig erzeugter Energie. Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, bis zum Jahr 2020 den Anteil erneuerbarer Energieträger an der Wärmeerzeugung auf 14 % und an der Stromerzeugung auf 35 % zu steigern. Dabei soll die Energieerzeugung auf ökonomische, soziale, und ökologische Weise nachhaltig erfolgen. Dieses gilt in besonderem Maße für die Bioenergienutzung. Vor diesem Hintergrund hat das Bundesumweltministerium das Programm über die „Förderung von Forschung und Entwicklung zur klimaeffizienten Optimierung der energetischen Biomassenutzung“ aufgelegt, durch das die Entwicklung innovativer Bioenergiekonzepte unterstützt wird. In diesem Programm wurde das Forschungsprojekt „Grünlandenergie Havelland“ (FKZ: 03KB035) gefördert. Untersucht wurde die Eignung von Gras und anderem Halmgut aus der Landschaftspflege zur Wärme- und Stromerzeugung. Die Stärken der Biomassenutzung zeigen sich in diesem Projekt besonders klar: Die Energieerzeugung ist in einen regionalen Kontext eingebettet. Strom und Wärme können bedarfsgerecht bereitgestellt werden. Durch die Verwertung von Landschaftspflegematerial wird die Nutzungskonkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung vermieden. Mit der Nutzung der hier untersuchten Reststoffe sehe ich eine vielversprechende Möglichkeit unter gegebenen Nachhaltigkeitsanforderungen zu einer alternativen Energieerzeugung beizutragen. Sie basiert auf heimischen, nachwachsenden Ressourcen und erzeugt darüber hinaus Synergien zwischen Klimaschutz- und Naturschutzzielen.

Natural language is a remarkable example of a complex dynamical system which combines variation and universal structure emerging from the interaction of millions of individuals. Understanding statistical properties of texts is not only crucial in applications of information retrieval and natural language processing, e.g. search engines, but also allow deeper insights into the organization of knowledge in the form of written text. In this thesis, we investigate the statistical and dynamical processes underlying the co-existence of universality and variability in word statistics. We combine a careful statistical analysis of large empirical databases on language usage with analytical and numerical studies of stochastic models. We find that the fat-tailed distribution of word frequencies is best described by a generalized Zipf’s law characterized by two scaling regimes, in which the values of the parameters are extremely robust with respect to time as well as the type and the size of the database under consideration depending only on the particular language. We provide an interpretation of the two regimes in terms of a distinction of words into a finite core vocabulary and a (virtually) infinite noncore vocabulary. Proposing a simple generative process of language usage, we can establish the connection to the problem of the vocabulary growth, i.e. how the number of different words scale with the database size, from which we obtain a unified perspective on different universal scaling laws simultaneously appearing in the statistics of natural language. On the one hand, our stochastic model accurately predicts the expected number of different items as measured in empirical data spanning hundreds of years and 9 orders of magnitude in size showing that the supposed vocabulary growth over time is mainly driven by database size and not by a change in vocabulary richness. On the other hand, analysis of the variation around the expected size of the vocabulary shows anomalous fluctuation scaling, i.e. the vocabulary is a nonself-averaging quantity, and therefore, fluctuations are much larger than expected. We derive how this results from topical variations in a collection of texts coming from different authors, disciplines, or times manifest in the form of correlations of frequencies of different words due to their semantic relation. We explore the consequences of topical variation in applications to language change and topic models emphasizing the difficulties (and presenting possible solutions) due to the fact that the statistics of word frequencies are characterized by a fat-tailed distribution. First, we propose an information-theoretic measure based on the Shannon-Gibbs entropy and suitable generalizations quantifying the similarity between different texts which allows us to determine how fast the vocabulary of a language changes over time. Second, we combine topic models from machine learning with concepts from community detection in complex networks in order to infer large-scale (mesoscopic) structures in a collection of texts. Finally, we study language change of individual words on historical time scales, i.e. how a linguistic innovation spreads through a community of speakers, providing a framework to quantitatively combine microscopic models of language change with empirical data that is only available on a macroscopic level (i.e. averaged over the population of speakers).

Störungen sind ein integraler Bestandteil von Waldökosystemen. Von einzelbaumweiser Seneszenz bis hin zu großflächigem Windwurf, Waldbrand oder Insektenbefall prägen sie natürlicherweise Artenzusammensetzung, Generationswechsel und Verjüngungsprozesse von Waldbeständen. Aufgrund wirtschaftsbedingt hoher Anteile an sekundären reinen Nadelholzbeständen und sich ändernden klimatischen Bedingungen ist der Einfluss großflächiger Störungen im letzten Jahrhundert in Mitteleuropa angestiegen und wird vermutlich auch zukünftig weiter an Bedeutung gewinnen. Das ökosystemare Verständnis über die Wirkung dieser Störungsereignisse auf Artenzusammensetzung und natürliche Waldentwicklung ist wesentlich für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung. Im Wirtschaftswald kann der Einfluss natürlicher Störungen aufgrund stetiger Einflussnahme durch Räumung, Pflanzung und Durchforstungen schwerlich untersucht werden. Großflächige Schutzgebiete mit dem Prozessschutz dienenden unbewirtschafteten Kernzonen bieten hingegen diese Möglichkeit. Am Beispiel des Nationalparks Berchtesgaden im südlichen Oberbayern (Deutschland) wurde daher exemplarisch für die Nördlichen Kalkalpen die natürliche Waldentwicklung unter dem Einfluss des Borkenkäfers und die Veränderungen von Bestandesstrukturen und Biodiversität im Verlauf von Störung und Sukzession untersucht. Durch den großen Holzbedarf der regional ansässigen Salinenindustrie ab dem 16. Jahrhundert, der jahrhundertelangen Kahlschlagswirtschaft und den hohen Wilddichten im Bayerischen Hofjagdgebiet wurden die natürlicherweise in den montane Lagen stockenden Bergmischwälder aus Europäischer Buche, Weißtanne und Gemeiner Fichte in überwiegend reine, sekundäre Fichtenwälder umgewandelt. Seit Einrichtung des Nationalparks Berchtesgaden 1978 kam es besonders nach den Winterstürmen Vivian/Wiebcke 1990 und Kyrill 2007 zu stärkerem Borkenkäferbefall. Luftbildauswertungen belegen ein zerstreutes und eher kleinflächiges Befallsgeschehen außerhalb des Maßnahmenbereichs Borkenkäferbekämpfung. Mittlere Befallsflächengrößen lagen bei 0,07 ha (1990-1997) und 0,29 ha (2007-2012); die Gesamtbefallsflächen betrugen 30 ha (1990-1997) und 260 ha (2007-2012). Mit der Methodik einer unechten Zeitreihe konnte auf 140 Probeflächen die Entwicklung unbefallener Fichtenaltbestände über das beginnende frühsukzessionale Stadium (1-5 Jahre nach Borkenkäferbefall) hin zum fortgeschrittenen frühsukzessionalen Stadium (17-25 Jahre nach Borkenkäferbefall) von montaner bis subalpiner Höhenstufe in sonn- und schattseitigen Lagen erfasst werden. Das Absterben der Fichtenaltbestände durch den Borkenkäferbefall führte zu einer signifikanten Reduktion der Bestandesvolumina und der Kronenüberschirmung auf den Befallsflächen bei gleichzeitig massiver Zunahme an stehendem Totholz. Erhebliche Anteile des stehenden Totholzes brachen bei fortschreitender Zersetzung im Verlauf der untersuchten etwa 20-jährigen Sukzession zusammen. Humusabbau und signifikante Veränderungen des Mesoklimas durch die Störung waren nicht nachzuweisen. Die durch das Absterben des Kronendachs erhöhten Anteile an direkter Strahlung am Waldboden führten zu einer zunehmenden Deckung und Höhe der Bodenvegetation. Trotz der verstärkten Konkurrenzsituation mit der Bodenvegetation kam es, besonders in montaner Lage, zu einer zügigen Verjüngung der Befallsflächen mit Jungwuchsdichten von im Median rund 5.000 Pflanzen > 50 cm Höhe und weiteren etwa 5.000 Pflanzen < 50 cm Höhe pro Hektar, zwei Jahrzehnte nach dem Borkenkäferbefall. Hochmontan war diese Entwicklung verzögert zu beobachten. Hier nahm Bedeutung des Totholzes als Keim- und Wuchssubstrat mit zunehmender Zersetzung zu. Der Jungwuchs wurde von Gemeiner Fichte, Bergahorn und Vogelbeere dominiert. Die natürlichen Hauptbaumarten des Bergmischwaldes – Europäische Buche und Weißtanne – fehlten jedoch aufgrund der historischen Bewirtschaftung und mangelnden Samenbäumen auch im Jungwuchs weitgehend. Die Störung führte unter anderem durch das räumlich unregelmäßige Aufkommen des Jungwuchses zu einer erhöhten strukturellen Heterogenität auf Bestandes- und Landschaftsebene. Entgegen der Erwartungen spielte die Vorausverjüngung für die Verjüngung nach dem Störungsereignis eine vernachlässigbar geringe Rolle. Mehr als 90 % der Jungwuchsindividuen waren nach dem Störungsereignis gekeimt und bestätigten damit eine große Resilienz der Bergwälder nach mittelgroßen Störungsereignissen unter der Voraussetzung angepasster Schalenwildbestände. Bei den untersuchten epigäischen Artengruppen waren keine Veränderungen (Käfer, Spinnentiere, Mollusken), bzw. ein Rückgang der Artenvielfalt (Springschwänze) aufgrund fehlender Streunachlieferung nach der Störung zu beobachten. Die licht-, nährstoff- und totholzbedürftigen Arten profitierten hingegen von den temporären Lückenbedingungen und reagierten überwiegend mit einem Anstieg der Artenvielfalt im Verlauf der Sukzession. Dieser Anstieg war auch zwei Jahrzehnte nach dem Störungsereignis trotz zunehmender Verjüngungsdichten noch zu beobachten. Dies verdeutlicht die Relevanz von sich langsam schließenden Bestandesöffnungen für eine vollständige Entwicklung der Biodiversität heliophiler Artengruppen in Waldökosystemen. Durch das Mosaik verschiedener, kleinräumig verbreiteter Sukzessionsstadien auf Landschaftsebene zeigten besonders die totholzbesiedelnden Pilze und Käfer eine hohe Gamma-Diversität im Gebiet. Die Artengemeinschaften der Gefäßpflanzen ähnelten sich hingegen stark in ihrer Artenzusammensetzung in den drei untersuchten Sukzessionsstadien und zeichneten sich mehr durch eine Verschiebung der Dominanzverhältnisse aus.   Räumung und Pflanzung auf Befallsflächen innerhalb des Maßnahmenbereichs Borkenkäferbekämpfung führten im Vergleich zu den unbehandelten Befallsflächen nicht zu einer Erhöhung der Jungwuchsdichten im beginnenden frühsukzessionalen Stadium, aber zu einer Steigerung der Anteile an Weißtanne und Europäischer Buche im Jungwuchs. Mollusken, Wanzen und bestäubende Käferarten reagierten auf die tendenziell höheren Strahlungsmengen am Waldboden und zeigten höhere Artenzahlen auf den geräumten Flächen. Zeitgleich veränderte die Räumung des befallenen Totholzes die Artenzusammensetzung vieler der untersuchten Artengruppen und reduzierte die Artenvielfalt der xylobionten Käfer. Der forstlichen und naturschutzfachlichen Praxis wird aus den Ergebnissen dieser Untersuchung heraus empfohlen, die durch natürlichen Störungen entstandenen Lücken und Strukturen zu nutzen, um den Erhalt von licht-, nährstoff- und totholzbedürftigen Artengruppen zu fördern und, soweit aus Gründen des Lawinen- und Forstschutzes möglich, auf Räumung und direkte Bepflanzung der Flächen zu verzichten. Wo es das Ziel ist, die natürliche Baumartenzusammensetzung der Bergmischwälder kurzfristig wieder herzustellen, müssen Buche und Tanne bei einem Mangel an Samenbäumen künstlich eingebracht werden. Ansonsten weisen die im Gebiet stockenden Bergwälder unter der Voraussetzung angepasster Wildbestände bei mittelgroßen Störungsereignissen eine große Resilienz auf und lassen ein Schließen der Bestandeslücken durch Naturverjüngung erwarten.

Biomass and carbon stock of the natural forests in Vietnam are still not clear due to limitation of knowledge and financial. In this paper, the results of estimating biomass and carbon stocks of the natural forests at Me Linh Biodiversity Station are shown. There are two forest types in this study: the forest vegetation restored after shifting cultivation (vegetation type I) and the forest vegetation restored after clear cutting exploitation (vegetation type II). As the results, the estimated biomass of the forest vegetation restored after shifting cultivation is 86.80 ton.ha-1 and the estimated biomass of the forest vegetation restored after clear cutting exploitation is higher, about 131.59 ton.ha-1. The carbon stock in plants was about 43.40 ton.ha-1 of vegetation type I and 65.79 ton.ha-1 of vegetation type II. The carbon storage in soil of vegetation type I is 79.01 ton.ha-1 and vegetation type II is 99.65 ton.ha-1. Hence, the total of carbon stock in forest vegetation I and II are accounted by 122.41ton.ha-1 and 165.44 ton.ha-1, respectively. In general, it can be pointed out that the naturally recovering secondary forest at Me Linh Station is the secondary young forest with the low economic value due to shortly restored process (about 10-20 years), the flora is not rich and abundant, and there are only commonly pioneer and light demanding tree species. / Sinh khối và trữ lượng các bon của rừng tự nhiên ở Việt Nam vẫn ít được quan tâm của do hạn chế về kiến thức và tài chính. Trong bài báo này, chúng tôi đưa ra kết quả của việc ước lượng sinh khối và tổng hợp các bon của các thảm thực vật rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng Sinh học Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc- Việt Nam, nơi có loại hình thảm thực vật chính, đó là thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy (kiểu thảm thục vật I) và thảm thực vật phục hồi sau khai thác kiệt (kiểu thảm thực vật II) nhằm mục đích đánh giá tiềm năng của rừng thứ sinh tại khu vực nghiên cứu. Sinh khối của thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy là 86,80 tấn/ha. Sinh khối của thảm thực vật phục hồi sau khai thác cao hơn, đạt 131.59 tấn/ha. Lượng các bon hấp thu trong đất của thảm thực vật I là 79,01 tấn/ha và thảm thực vật II là 99,65 tấn/ha. Như vậy, tổng lượng các bon được hấp thu trong mỗi loại hình thảm thực vật trên là: 122,41 tấn/ha (thảm thực vật I) và 165,14 tấn/ha. Nhìn chung, rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng Mê Linh chủ yếu là rừng non thứ sinh, ít có giá trị kinh tế do quá trình phục hồi diễn ra ngắn (khoảng 10-20 năm) nên thành phần thực vật nghèo nàn, không phong phú, thành phần chính chủ yếu là các cây gỗ tiên phong, ưa sáng.