Remote sensing study on vegetation dynamics in drylands of Kazakhstan
Fernerkundungsgestützte Untersuchung der Vegetationsdynamik in den Trockengebieten Kasachstans
by Pavel Propastin
Date of Examination:2007-01-18
Date of issue:2007-10-08
Advisor:Prof. Dr. Martin Kappas
Referee:Prof. Dr. Gerhard Gerold
Referee:Prof. Dr. Jürgen Böhner
Referee:Prof. Dr. Karl-Heinz Pörtge
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2443
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Description:Dissertation
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Abstract
English
The present work is the first study on the dynamics of drylands in Kazakhstan which investigated the problem from different views and combined analyses at multiple time- and spatial scales. The study examined and modelled inter-relationship between vegetation cover and climate in the region of Northern Balkhash in the Middle Kazakhstan using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) obtained from Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) as the proxy for vegetation activity and the climate records obtained from 9 weather stations. The entire spectrum of this inter-relationship, - spatial and temporal, at regional, sub-regional and local scale, inter-annual and within the growing season, - has been analysed, described and discussed. A monitoring system was developed and applied for the discrimination between driving forces of changes in vegetation cover. In this system, the noise in inter-annual time series of NDVI remained after removing the climatic signal was understood as anthropogenic signal in long-time change in vegetation cover. The study results improve the understanding of the nature and mechanisms of the ecosystem dynamics in the inner Eurasia and provide the basis for predicting changes in productivity that accompany changes in climate and human activity.
Keywords: Remote sensing; vegetation dynamics; Kazakhstan; land degradation; time series analysis
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Die Arbeit untersucht die Zusammenhänge zwischen Vegetationsdynamik und Dynamik von Klimaelementen (Temperatur und Niederschlag) in einem Trockengebiet des Zentral-Kasachstans. Die Datengrundlagen der Arbeit umfassten den Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) von dem Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) sowie Messwerten der Klimastationen für Niederschlag und Temperatur. Das ganze Spektrum des Zusammenhanges zwischen NDVI auf einer Seite und den Klimaelementen auf anderer Seite, - räumlich, zeitlich, innerhalb der Pflanzenwachstumsperiode, sowie die Langzeitdynamik während eines 20-jährigen Zeitraums, - wurde analysiert und interpretiert. Die statistischen Zusammenhänge wurden auf verschiedenen Skalen räumlicher Generalisierung betrachtet: von dem gesamten Gebiet bis zu einzelnem Pixel. Ein fernerkundungsgestütztes Monitoringssystem für die Bewertung der Vegetationsbedeckung und Trennung ihrer Änderungsursachen wurde entwickelt und erfolgreich angewendet. Dieses System identifiziert und quantifiziert das klimatische Signal in den langjährigen NDVI-Zeitreihen. Nach einer Entfernung des Klimasignals aus den NDVI-Zeitrehen werden die restlichen Störungen für Indikatoren des anthropogenen Einflusses verstanden und den Grad dieses Einflusses bewertet. Die Ergebnisse der Arbeit dienen einer Verbesserung unseres Verständnisses der Natur und den Triebfaktoren der Ökosystemdynamik in den inneren Bereichen des Kontinents Eurasien und schaffen eine Basis für eine verbesserte nachhaltige Nutzung des Raums.
Schlagwörter: Fernerkundung; Vegetationsdynamik; Kasachstan; Degradationsmonitoring; Zeitreihenanalyse