Urwälder und vom Menschen unbeeinflußte Ökosysteme bilden unter Selbstorganisation und Selbstoptimierung geschlossene Stoffkreisläufe der Nähr- und Mineralstoffe heraus. Der Wasserhaushalt wird durch kleinräumige Verdunstungs-Taubildungszyklen kurzgeschlossener. Durch Entfernung der Vegetation, Dynamisierung des Wassers im Boden und Nettoproduktivität der Landbewirtschaftung wird diese Optimierungsphase zurückgesetzt, es treten höhere Temperaturschwankungen und erhöhte Stoffverluste auf (Ripl et al. 1996, Ripl & Wolter 2002). Mit Hilfe einer Landschaftsanalyse (Monitoring von Stofffrachten in den Fließgewässern, multitemporale Satellitenbeobachtung der räumlichen Temperaturverteilung) lassen sich diese Prozesse bewerten und verstehen.

Hierbei handelt es sich um den Grundlagenbereich (Systemverständnis), der sich mit der Energetik des dynamischen Systems sowie der daran gekoppelten raum-zeitlichen Prozeßverteilung beschäftigt. Dazu gehören die Forschungen an der Wasserclusterstruktur, die Strukturierung der Cluster durch Ionen, die Verteilung der Reaktionswahrscheinlichkeiten an verschiedenen Phasengrenzflächen, der fraktale Aufbau von energiedissipativen Teilsystemen, sowie die Selbstorganisation von leistungsfähigen Zönosenkernstrukturen unter raum- und energielimitierten Bedingungen.

Die Kenntnis der räumlichen und zeitlichen Verteilung des Wasserkreislaufes und seiner rekursiven Rückkopplung an die Vegetationsentwicklung stellt den Schlüssel für ein handlungsrelevantes Verständnis von Klima- und Stoffverlustprozessen dar. Der Wasserdampf in der Atmosphäre ist nicht nur das wichtigste Treibhausgas, sondern nimmt auch an der Grenzschicht zwischen Boden und Atmosphäre eine wichtige Rolle ein. Wenn auf der gesamten Landoberfläche durch intakte Vegetation ganzjährig eine hohe Verdunstung gewährleistet werden könnte, wäre bodennah ausreichend Wasserdampf vorhanden, der bereits die infrarote Strahlung, die an der Grenzschicht entsteht, weitgehend absorbiert. Dadurch würde sich die Bedeutung der "trockenen" Treibhausgase relativieren, und gleichzeitig eine effektive Kühlung der Landoberfläche erreicht werden.

Der erste Bereich beinhaltet außerdem die Bewertung der Landschaft anhand ihres dissipativen Wasserhaushaltes, dem der Stoffhaushalt der Landschaft und klimatische Prozesse nachgeordnet sind. Als Methode wird die Landschaftsanalyse mit der Abschätzung des thermischen und chemischen Wirkungsgrades (raum-zeitliche Mustererkennung) angewendet (Ripl et al. 1996, Ripl & Hildmann 2000). Sie nutzt zeitlich hochauflösende Punktbeobachtungssysteme (wie z.B. Sondenstationen), sowie die räumlich hochauflösende Erdbeobachtung durch Satelliten und remote sensing -Systeme. Ziel dieser Forschung ist es, schärfere und genauere Beobachtungsinformation zu erhalten, die flächen- und zeitverteilt zur Prozeßidentifizierung bezüglich der Grundprozesse der Natur wie Wasserkreislauf, Vegetationsausbildung, Produktions- und Mineralisierungsverteilung, Kühlfunktion, eine dynamische Bodenbildungs- bzw. Bodendegradationsbeurteilung beiträgt (= heuristische Methode; Lernen aus der Erfahrung). Diese verteilte Information über funktionale Zusammenhänge ist Voraussetzung zur Rückkopplung einer nachhaltigen Bewirtschaftung sowie zur Steuerung der notwendigen monetären Flüsse, über die Natur und Landschaftsfläche als Basis der Gesellschaft in ihrer Funktion erhalten werden kann. Die Ergebnisse dieser Landschaftsanalyse werden also als Grundlage für die funktional angepaßte Entwicklung und Optimierung einer neuen Land- und Gewässerbewirtschaftung (vgl. nächster Abschnitt) benötigt.

 

   
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