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Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III
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Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)
SW-Afrika
Nord-AfrikaAsienKalifornien
TexasMexiko
Zentral-Australiens
KüstePeru,Bolivien,Chile
Ost-Brasilien,Argentinien
kalteMeeresströmung
Grenze zwischen tropischen und subtropischen Trockengebieten
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Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)
Winter = Nov. bis Febr. - der nördlichen Breiten (niedrigster Sonnenstand)Sommer in südlichen Breiten
Wendekreis des Steinbocks
Zyklone greifenweit nach Süden aus
Wendekreis des Krebses
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Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)
Winter = Juni bis Sept. - der südlichen Breiten (niedrigster Sonnenstand)Sommer in nördlichen Breiten
Wendekreis des Steinbocks
Wendekreis des Krebses
Die monsunalenNiederschlägegreifen weitnach Nordenaus
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Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)
Übergangsräume zu den Winterfeuchten Subtropen:Gras- und Strauchsteppen
Nordhemisphäre
Südhemisphäre
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Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)
Übergangsräume zu den Sommerfeuchten Tropen:Dornsavannen - Dornsteppen
(die wichtigsten Vorkommen)
Nord undMittelamerika:Chihuahua (Mexiko)Sonora (USA)
Südamerika:Caatinga (Brasilien)Gran Chaco, Monte (Arentinien)
Südafrika:Kalahari (Botswana)SW-Madagaskar
Australien:Zentrum - jedochkaum echte Wüsten!
Nord- undWestafrika:Sahel (tw Halbwüste)Eritrea-SomaliaTanaland-Massaisteppe
Asien:Tharr (Pakistan)Rajastan (Indien)
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Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)
Halbwüsten und Wüsten:
(die wichtigsten Vorkommen)
Nord undMittelamerika:KEINE echten Wüsten!
Australien:sehr kleineTeilgebiete im Zentrum
Nord-Afrika:Sahara
Asien:Arabische HalbinselTeilgebiete von Iranund Tharr (Pakistan)
Südamerika:Atacama
Süd-Afrika:Namib
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Grenzen und Unterteilungen in Abhängigkeit vom Niederschlag:
aus Schultz 2000, verändert
Polwärts: 300 mm
200 mm
125 mm
100 mm
250 mm
Äquator-wärts:
500 mm
Winterfeuchte Steppen - Hartlaub - Strauchformationen(winterfeuchte Subtropen)
Halbwüste - Winterfeuchte Steppen
Wüste - Halbwüste
Wüste - Halbwüste
Halbwüste - Dornsavanne
Dornsavanne - Trockensavanne(Sommerfeuchte Tropen)
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Einige Fakten
Vegetationsperiode:
0-4(5)
alle tmon50C
Monate a mit
tmon100C tmon180C
12 (9-) 5-12
Jahresniederschläge (in mm)
polwärts: <300äquatorwärts: <500
Die sommerliche bzw. winterliche Trockenzeit verkürzt die Vegetationsperiode auf 0-4 (5) Sommer- bzw. Wintermonate oder schränkt das Pflanzenwachstum zumindest deutlich ein. Die Lufttemperaturen liegen während der winterlichen Vegetationsperiode (Subtropen !!) selten unter dem Optimum für Lebensprozesse.
Monatsmittel von <18°C finden sich in einigen subtropischen Trockenräumen unddort insbesondere an Küsten mit kalten Meeresströmungen.
aus Schultz 2000
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Niederschlagsverteilung Ägypten (in mm/y):
aus Bornkamm & Kehl 1990
100
502010
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M i t t e l m e e r
Alexandria
Kairo
Assuan-Staudamm
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aus Bornkamm & Kehl 1990
ca. 130km
Änderung der Zusammensetzungder Florenelemente an der Vegetation
saharo-arabisch (Sa)
irano-turanisch (it)
mediterran (m)
sudanisch (Su)
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aus Walter & Breckle 1983
Übergang von der diffusen zur kontrahierten Vegetation - Dynamik der Dichte der Vegetation(subtropisch humid nach subtropisch arid
A) Die Vegetationsdichte ist abhängig von der Niederschlagshöhe.
Für einen Vergleich müssen der Boden, die Temperatur und der Vegetationstyp gleich bleiben!
B) Die Pflanzenmasse (damit die transpirierende Oberfl.) nimmt proportional mit den Niederschlägen ab.
C) Z.B. werden große Grasarten der humiden Gebiete von kleineren xeromorpheren Arten abgelöst, die eine kürzere Entwicklungszeitbenötigen.
D) Pro Einheit transpirierender Fläche steht - in etwa - in humiden und ariden Gebieten etwa die gleiche Wassermenge zur Verfügung.Dies gilt nicht für Sukkulenten.
E) Mit zunehmender Aridität nimmt die oberirdische Pflanzenmasseab und die unterirdische (das Wurzelsystem) zu.
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aus Walter & Breckle 1983
Übergang von der diffusen zur kontrahierten Vegetation - Dynamik der Dichte der Vegetation(subtropisch humid nach subtropisch arid)
B) Bei Niederschl. < 100mm ist dasBodenwasser ungleich verteilt. Ursache: lückige Pflanzendecke,Oberflächenabfluss durch Verkrustungoder Schaumbodenbildung (vesicularStrata). Sammlung des Wassers in Rinnenoder Senken (Depressionen).
A) Solange das Wasser im Bodeneinigermaßen gleich verteilt ist, ist die Vegetationsdecke noch geschlossen (Niederschlag > 100mm).Phanerophyten nur noch an Flussläufen (oder Wadis) oder Scarpments (vgl. 1 und 2 - diffuser Typ).
1
2in Senken größere Dichte!
C) Nur noch Senken und Ablussrinnentragen Vegetation (kontrahierter Typ).Durch die Akkumulation in den Senkenkommt es oft zur Bildung eines tief reichenden Wasservorrats. Das Tiefen-wachstum der Wurzeln kann hier extreme Werte erreichen.
am Rand flache, weit ausgreifende Wurzeln
in der Mitte tief reichende Wurzeln
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aus Schultz 2000
Vegetationsmerkmale subtropisch / tropischer Trockengebiete (zum Vergleich Sommerfeuchte Tropen)
MERKMALE WÜSTE HALBWÜSTE DORNSAVANNE ECHTE SAVANNE
Deckungsgrad der Vegetation in %
meist <10 10-50 > 50, aber lückig 100
Verteilung der Kraut-schicht:
kontrahiert diffus geschlossen
Anteil der Chamaephytenan der Krautschicht in %
meist weit >50 gegen Null
Therophyten artenreich artenarm
Phanerophyten linienhaft (Trockental, Gebirgsfuß) clusterhaft bis weitständig
Wuchshöheder Krautschicht:
< 50cm < 80cm 80-200cm
Phytomasse derGräser (proGrundfläche):
extrem niedrig sehr niedrig max. 2-5 t ha-1 meist > 5 t ha-1
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aus Schultz 2000
Vegetationsmerkmale subtropisch / tropischer Trockengebiete (zum Vergleich Sommerfeuchte Tropen)
Einige Arten der Halb- bis Vollwüste:
Pituranthos tortuosus (Umbelli. - Halbwüste - Wüste - nicht Extremwüste)Zilla spinosa (Cruci. - Wüste - Extremwüste)Fagonia indica (Zygoph. - Wüste - Extremwüste)
Zygophyllum album (Zygoph. - Extremwüste)Anabasis articulata (Chenop. - Wüste - Extremwüste)Hamada elegans (Chenop. - Wüste - Extremwüste)Cornulaca monocantha (Chenop.- Wüste – Extremwüste)Traganum nudatum (Chenop. - Wüste - Extremwüste)Salsola tetrandra (Chenop. - Halbwüste - Wüste)
Tamarix spec. (Wüste – Extremwüste (vgl. Hummocks bzw. Hillocks)
Phoenix dactylifera (Dattelpalme)Phragmitis australis (Schilf)Sporobolus spicatus
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aus Walter & Breckle 1984
Einige Bemerkungen zu den Böden und zur Bodenbildung in Wüsten:
1. Generell sind zur Bodenbildung Wasser und Temperaturunterschiede sowie Pflanzen mit ihrer Produktion organischer Stoffe notwendig.
2. In der Wüste stehen jedoch nur wenig Wasser und selten Pflanzen zur Verfügung. Dagegen sind die Temperaturunterschiede sehr hoch.
3. Deshalb hier vorwiegend sogenannte Rohböden (Lithosole), deren Eigenschaften von dem jeweiligen Ausgangsgestein bestimmt werden.
4. Die Geländemorphologie wird weitgehend von dem geologischen Aufbau und den damit unterschiedlichen Verwitterungsvorgängen bestimmt (Plateaus, Canyons, vertikal aufragende Einzelberge).
5. Nach Art der Ablagerung der Verwitterungsprodukte werden unterschieden:
a) Steinwüste oder Hammada b) Kieswüste oder Serir c) Sandwüste oder Erg d) Tonwüste mit Tonpfannen (Dayas) c) Salzwüste mit Salzpfannen oder Sebkhas (Schotts) d) Erosionstäler oder Wadis (Queds)
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aus Alaily 1990
Land Suitability for irrigated agriculture (Egypt - Gilf Kebir Region / Rain 1-2mm/y)
Dunes: not relevant
Hamadas: not relevant
Kieswüste (Serir / Reg): suitable
Steinige Plateaus: not suitable
Potential Suitability
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Landnutzung nur bei ausreichenden Wasserangebot:
Bewässerungslandwirtschaft (größtes Problem ist die Versalzung wg. hoher Verdunstung):
Halbwüste bis Wüste- Water Harvesting (Bildung von Wasserkörper, Anlage von Zisternen) - Beregnungsanlagen offen (großer Verdunstungsverlust, Versalzung)- Tröpfchenbewässerung (geringer Wasserverbrauch, Gefahr Versalzung) - Verwendung von fossilem Grundwasser oder Niederschlagswasser
Oasenbewirtshaftung:- Flussoasen z.B. Nil- Oasen sind grundwasserabhängig
- in der Regel artesisches Wasser- Bewässerungskulturen müssen stets entwässert werden- Wasser sammelt sich im tiefsten teil der Oase, wo Salzpfannen entstehen.
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Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water ManagementEcosystem Analysis and Integrated Ground Water Management
Dr.
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21Runoff agriculture (involves rain water harvesting, since thousands of years)
Only a selection:Only a selection:
source: www - WDDA / Israel
Traditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid Areas
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Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water ManagementEcosystem Analysis and Integrated Ground Water Management
Dr.
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22Only a selection:Only a selection:
source (mod.): www - Wag. Univ. Env. Sci.
Runoff water harvestingduring the rainy seasonto bypass the dry season.The deeper the soil the better it is suited as croppingarea.
runoff collection
infiltration
Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas
Runoff Collection (e.g. also good to built up artificial ground water bodies, S-Medit. area).
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Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water ManagementEcosystem Analysis and Integrated Ground Water Management
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23aCanal irrigation with Archimedes‘ Screw (e.g. Iraq, Egypt, since thousands of years)
Only a selection:Only a selection:
Traditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid Areas
(287- 212 BD)
It was first used to pump water out of ships and was later used in irrigation.
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24Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas
„ZAY“ pitting holes (since thousands of years)
Only a selection:Only a selection:
source: FAOcopied witout permision!
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25Porous clay jars (Near East, North Africa, India, etc. since thousands of years)
Only a selection:Only a selection:
Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas
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31Only a selection:Only a selection: Sprinkler irrigation (e.g.
portable, solid, travelling sprinklers, center pivot systems - high pressure / low pressure, etc. utilizing clean (!) ground or surface water).
Center Pivot SystemCenter Pivot System
Technical very ambitious!Water Use Efficiency (WUE)of high pressure systemsabout 65 to 75%, dependingon air humidity and wind.
ModernModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones
ET=Evapotranspiration
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33Localized Irrigation (e.g. drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.).
fig
.so
urc
e: F
AO
Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Semi-Arid ZonesModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Semi-Arid Zones
A) Surface Drip IrrigationA) Surface Drip Irrigation
Water Use Efficiency (WUE) is about 97%
e.g. four emitteror dripper for trees
Only a selection:Only a selection:
e.g. one emitterfor outdoorvegetable
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34Only a selection:Only a selection: Localized Irrigation (e.g.
drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.).
B)B)
Water Use Efficiency (WUE) is about 97%
Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid ZonesModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones
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Dr.
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35Only a selection:Only a selection: Localized Irrigation (e.g.
drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.).
C)C)
Water Use Efficiency (WUE) is about 97%
Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid ZonesModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones
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Soil Water Availability for Plants - some Basics:Soil Water Availability for Plants - some Basics:
Plant available water
coarse texture
fine texture (e.g. loam)
fixed waternot available
lost waterrunoffpercolation
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36Effects of Traditional & Modern Irrigation Methods:Effects of Traditional & Modern Irrigation Methods:
Soils developed under arid and semi-arid conditions can be changed irreversible by irrigation, solely the soil structure is more fragile than anywhere.
Only a selection:Only a selection:
Soil structure and soil texture also have an impact on and thus on water management efficiency: water losses from evaporation or runoff are either reduced or increased when soil structure is modified.
The problem of Salinization occurs with nearly any type of irrigation in arid zones. Especially with sprinkler irrigation and loamy soils.
Generally, on a long-term basis, large-scale sprinkler irrigation is a delicate tool that can endanger the farming system's sustainability (long-term profitability) instead of increasing it:
Potentially, it can shrink the biodiversity, cause irreversible soil property changes, can dry out underground and surface water resources, and last but not least, it can be too expensive for forthcoming generations.
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WATERTHE KEY
RESOURCE
Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water ManagementEcosystem Analysis and Integrated Ground Water Management
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46Re-Adaptation to Re-Adaptation to the Environmentthe Environment
Envi
ronm
enta
l
Serv
ices
Goods and
Services
Impacts
Impa
cts
Labor and
Institutions
NaturalResourcesEnviron-
ment
LandClimate
HydrologyEcosystems
Biota
AgricultureHouseholds
IndustryTransportServices
Society
Population, Lifestyle, Culture, Governance, Policies
The TripartiteThe TripartiteInter-RelationshipInter-Relationship
adapted from Gallopin & Raskin 2002
IMPACTS & SERVICESIMPACTS & SERVICES
Economy