title: Die raum-zeitliche Nebelverteilung in Französisch-Guyana als Vorbedingung des Auftretens einer neuen Vegetationseinheit - der tropische Tieflandnebelwald
title: The Spatio-Temporal Distribution of Fog in French Guiana as a Precondition for the Appearance of a new Vegetation Type - the Tropical Lowland Cloud Forest
Creators: name: Obregón Flores, André
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Tropical Forest, Lowland Cloud Forest
Tropischer Regenwald
Biodiversität
Fog
Geography and travel
Geografie, Reisen
Fog detection
Nebelbildung
MODIS
Epiphyte diversity
Nebel , MODIS
Epiphyten

description: Tropical cloud forests are
      characterized by high epiphyte diversity and abundance with a
      crucial driver for this being the frequent occurrence of fog
      that constitutes an additional water source for epiphytic
      vegetation. The ecological value of fog in these ecosystems
      is widely recognized and although tropical cloud forests in
      montane regions are known to be biodiverse and abundant in
      epiphytes, recent work indicates similar levels of both
      diversity and abundance in tropical lowland systems. An
      important question is whether fog plays a similar role in
      lowland systems as it does in montane areas, particularly
      since the physical mechanisms for fog formation in the
      tropical lowland are not well understood. The major aim of
      the present study was to provide an in-depth investigation of
      the fog phenomenon in French Guiana, including the
      spatio-temporal fog dynamics, and with this, to enhance the
      understanding of the impact of fog on epiphytic vegetation in
      tropical lowland forests. The main hypotheses suggest the
      frequent occurrence of radiation fog in valley forests
      throughout French Guiana, supported by nocturnal katabatic
      flows, and the formation of the epiphyte-rich “tropical
      lowland cloud forest” (LCF) as a new vegetation unit, which
      is restricted to areas frequently affected by fog. Testing
      these hypotheses required a specific experimental setup, an
      interdisciplinary approach and the development of a novel fog
      detection scheme. The first hypothesis concerning the
      frequent spatio-temporal occurrence of valley fog could be
      verified by the statistical assessments of the meteorological
      data derived in the field and the results of the
      satellite-based fog-detection scheme. The identified
      meteorological processes confirm the hypothesised mechanism
      of radiation fog formation and demonstrated that katabatic
      flows play a role. Therefore, nocturnal cold air drainage,
      typical in complex terrains of the midlatitudes, should also
      be regarded as a trigger of fog formation in the tropical
      lowland. The integrative assessment of canopy microclimate
      and epiphyte parameters verifies the second hypothesis. It
      was demonstrated that epiphyte diversity, abundance and
      biomass are significantly higher in valley forest as a
      consequence of a more favourable canopy microclimate due to
      frequent fog episodes. These findings provide strong evidence
      for the existence of the hitherto neglected tropical lowland
      cloud forest as a novel forest type. Thus, the results
      indicate that LCF and LRF should no longer be viewed as a
      single formation. Epiphyte diversity and distribution in LCF
      and LRF may represent useful characteristics for
      discriminating these forests. Further, the results indicate
      that the region of frequent occurrence of radiation fog in
      French Guiana can be regarded as optimum habitat for tropical
      lowland cloud forests. Overall, both hypotheses of this study
      can be confirmed. The investigations of the presented work
      have shown that fog formation is a regularly occurring
      phenomenon in space and time in French Guiana with
      significant impacts for epiphytic vegetation.
description: Tropische Nebelwälder sind
      gekennzeichnet durch hohe Diversität und Abundanz von
      Epiphyten. Ein wichtiger Faktor ist hierfür das häufige
      Auftreten von Nebel, der eine zusätzliche Wasserquelle für
      die epiphytische Vegetation darstellt. Der ökologische Wert
      von Nebel in diesen Ökosystemen ist allgemein anerkannt.
      Obwohl Nebelwälder in tropischen Bergregionen für ihre
      Biodiversität und Abundanz an Epiphyten bekannt sind, weisen
      neuere Studien auf ein ähnlich hohes Niveau an Diversität und
      Abundanz in tropischen Tiefland-Systemen hin. Eine wichtige
      Frage ist hierbei, ob Nebel in Tiefland-Systemen eine
      ähnliche Rolle wie in Bergregionen spielt, insbesondere da
      die physikalischen Prozesse der Nebelbildung im tropischen
      Tiefland bisher wenig verstanden sind. Hauptziel der
      vorliegenden Arbeit war eine umfassende Untersuchung des
      Nebelphänomens in Französisch-Guyana, einschließlich der
      raum-zeitlichen Nebeldynamik, und somit ein besseres
      Verständnis der Auswirkung von Nebel auf die epiphytische
      Vegetation in tropischen Tieflandwäldern. Die Hypothesen
      dieser Arbeit umfassen das häufige Auftreten von
      Strahlungsnebel in Tieflandwäldern in Französisch-Guyana,
      unterstützt von nächtlichen Kaltluftabflüssen, sowie die
      Bildung des epiphytenreichen „Tieflandnebelwaldes“ (LCF) als
      neue Vegetationseinheit, beschränkt auf Gebiete unter
      häufigem Nebeleinfluss. Die Überprüfung der Hypothesen
      erforderte ein spezifisches Messdesign, einen
      interdisziplinären Ansatz sowie die Entwicklung eines
      neuartigen Verfahrens zur Nebelerkennung. Die erste
      Hypothese, hinsichtlich der hohen raum-zeitlichen Frequenz
      von Talnebel konnte anhand der statistischen Auswertungen der
      meteorologischen Daten sowie der Ergebnisse des
      satelliten-basierten Nebelerkennungs-Verfahrens verifiziert
      werden. Die herausgearbeiteten meteorologischen Prozesse
      bestätigen den vermuteten Mechanismus der Bildung von
      Strahlungsnebel und zeigten, dass katabatische Flüsse eine
      Rolle spielen. Daher sollten nächtliche Kaltluftabflüsse,
      welche typisch in komplexem Gelände der Mittelbreiten sind,
      auch als ein Auslöser der Nebelbildung im tropischen Tiefland
      betrachtet werden. Die integrative Bewertung von Mikroklima
      im Kronenbereich und der epiphytischen Parameter verifizieren
      die zweite Hypothese. Es wurde belegt, dass
      Epiphytendiversität, -abundanz und –biomasse signifikant
      höhere Werte in Wäldern in Tallagen aufweisen infolge eines
      günstigeren Mikrolimas im Kronenbereich aufgrund häufiger
      Nebelereignisse. Die Resultate liefern einen deutlichen Beleg
      für die Existenz des bisher vernachlässigten tropischen
      Tieflandnebelwaldes als neuer Waldtyp. Demzufolge belegen die
      Ergebnisse, dass LCF und LRF nicht länger als
      zusammengehörige Einheit betrachtet werden sollten.
      Epiphytendiversität und – verteilung in LCF und LRF könnten
      nützliche Eigenschaften darstellen, um zwischen diesen beiden
      Waldtypen zu differenzieren. Ferner zeigen die Befunde, dass
      Gebiete mit häufiger Bildung von Strahlungsnebel als optimale
      Habitate für tropische Tieflandnebelwälder betrachtet werden
      können. Zusammengefasst können die beiden zentralen
      Hypothesen dieser Arbeit bestätigt werden. Die Untersuchungen
      der vorgelegten Studie haben gezeigt, dass Nebelbildung ein
      regelmäßig in Raum und Zeit auftretendes Ereignis in
      Französisch-Guyana darstellt mit erheblichen Auswirkungen auf
      die epiphytische Vegetation.