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Heft 3/2002: Beiträge zur Physischen Geographie
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Ellger, Christof: Editorial
Löffler, Jörg: Altitudinal Changes of Ecosystem Dynamics in the Central Norwegian High Mountains
Höhenwandel der Ökosystemdynamik im mittelnorwegischen Hochgebirge / Variations de la dynamique des écosystèmes en fonction de la hauteur dans les hautes montagnes de Norvège centrale
Lange, Frank-Michael, Claus Frick, Karl Stahr, Frieder Graef and Arieh Singer: Fritted Paleosols as Indicators for the Local Paleoclimate – Examples from the Golan
Heights
Gefrittete Paläoböden als lokale Klimazeugen – Beispiele aus den Golanhöhen / Des paléosols « frittés » comme témoins du climat local – exemples pris dans la montagne du Golan
Schmerbach, Matthias: Monitoring Climatic Change through the Use of Phenology: Phenological and Meteorological Trends in South-Western Germany
Klimaüberwachung mit Hilfe der Phänologie: Phänologische und meteorologische Trends in Südwestdeutschland / Surveillance des changements climatiques à l’aide de la phénologie: tendances phénologiques et météorologiques en Allemagne du Sud-Ouest
Nüsser, Marcus and Stefan Grab: Land Degradation and Soil Erosion in the Eastern Highlands of Lesotho, Southern Africa
Landdegradierung und Bodenerosion im östlichen Hochland von Lesotho, südliches Afrika / Dégradation
et érosion du sol dans le Haut-plateau est du Lesotho, Afrique du Sud
Wehmeier, Eckhard: Arizona’s Groundwater Legislation and Water Management Practice in the Phoenix AMA – an Interim Assessment
Arizonas Grundwasserrecht und Wassermengenbewirtschaftung in der AMA Phoenix – eine Zwischenbilanz / Le droit en matière de nappes aquifères en Arizona et l’exploitation des masses d’eaux par l’AMA Phoenix – un bilan intermédiaire
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Ellger, Christof: Editorial
This varia issue of DIE ERDE is dedicated to physical geographical research, both pure and applied. All five contributions are predominantly empirical and give insight into the wide range of
research studies pursued in geography departments in Germany (or, in the case of Frank-Michael Lange et al., an agricultural research department). The articles can all be regarded as ecological in the sense that
they deal with the interaction between two or more physical geofactors, or even between geofactors and humans (see Nüsser and Grab as well as Wehmeier). While emphasising an empirical orientation, the articles
nevertheless do not lack discussion of theoretical aspects.
Especially Jörg Löffler’s contribution is designed to advance both the theory and the empirical approach in high mountain ecology. It presents the author’s understanding of ecosystem
interaction in high mountain environments, stressing the importance of insolation and precipitation as essential inputs (of energy and water) into the ecosystems, in an ambitious attempt to quantify energy and water
transport through the ecosystem. Two case study areas in different altitudinal zones in the Norwegian high mountains are investigated with regard to precipitation and insolation – themselves largely determined
by the (micro-)relief – as well as resulting temperature profiles which, in turn, determine snow cover, heat flows, evaporation, soil moisture as well as biological processes. The ecosystem dynamics are
hierarchically modelled on several spatial scales: nano, micro, meso and macro – from the individual site to the large ecoregion. In addition, ecosystem dynamics are differentiated according to seasonal
change: Given the shelter effect of snow cover in winter, it is basically the differentiated summer temperatures which determine differences in water balance and vegetation. As an intermediate report within a larger
research context the text also gives distinct ideas for further (and forthcoming) investigations.
The contribution by Frank-Michael Lange et al. links soil science to paleoclimatology, with its focus on paleosols: Several soils that developed on volcanic sediments from various periods of
volcanic activity in the Golan Heights are investigated with regard to their physical and chemical constitution, and the attempt is made to reconstruct pedogenetic conditions and processes as well as the
paleoclimate at the time of pedogenesis. A special phenomenon that is highlighted here is the ‘fritting’ of fossile soils by hot lava. Late Pliocene and Early Pleistocene soils developed in subtropical
climate conditions comparable to the present-day climate, whereas Late Pleistocene soils indicate a more humid climate. A high rate of kaolinite in the total clay fraction of the respective soils also verifies for
the Golan the existence and the effects of the Eemian interglacial warm period, around 120.000 years BP, with its temperature optimum.
To monitor climatic change during a very recent time period – i.e. for the last forty years – Matthias Schmerbach uses phenological observation from the hilly forested area near his
university in Stuttgart in south-west Germany, together with temperature data for the same period. Phenology has always occupied a marginal position in landscape ecology, but an intensive renaissance is currently
underway in Central Europe. Schmerbach’s analysis of data gathered by voluntary observers under the auspices of Deutscher Wetterdienst DWD reveals that during this recent period there was a strong trend of
warming, especially of the winters. In accordance with this trend, the phenophases of the species investigated in the study generally start earlier, especially those phenophases which define processes of plant
growth in spring. However, this does not necessarily mean a longer growth period in general as, for instance, deciduous trees show an earlier shedding of their leaves in autumn. A distinct application of the results
of the investigation concerns the growing of fruit trees and berry bushes traditional in the area: With warmer winters, the risk of frost damage in spring is reduced and cultivation can move uphill into more
marginal production zones.
The two human ecology contributions concern two very different process patterns in very different environments, in terms of both physical and socioeconomic conditions: land degradation and soil
erosion resulting from grazing, burning and fuelwood extraction in Lesotho’s highlands on the one hand, and the problem of excessive water consumption and groundwater conservation in the state of Arizona, USA,
on the other hand.
Marcus Nüsser and Stefan Grab’s work is similar to Löffler’s in that it treats high mountain environments as very special types of ecosystems and adopts a quantitative approach. But
here the state of highland vegetation is analysed not so much with respect to its climatic and pedologic conditions and as a key to ecosystem genesis, but rather with respect to interference by the stockholder
society of the region. Especially the wetlands, a very specific type of highland landscape, are subject to degradation, following (autumn) burning and wind erosion. Damage to these wetlands is, in a long-term and
long-distance perspective, also endangering the supply of clean water to the lowlands in the north, including the conurbations of Johannesburg and Pretoria.
Water management in an arid context under conditions of a prosperous and growth-intensive economy as well as a massive increase of population is highlighted in Eckhard Wehmeier’s
contribution on the state of Arizona’s groundwater legislation and water management practice, using the example of the central Phoenix Active Management Area (AMA). It was not until 1980 that the state of
Arizona saw the necessity to protect its groundwater resources by way of legislation. In a long-term approach, over five management periods, a sustainable balance of groundwater use and groundwater formation is to
be reached by 2025. Wehmeier assesses the progress made after two management periods, and his results are not very encouraging: Rules and limits have not been strict enough to really alleviate the trend towards
groundwater depletion. Surface water transported via canal into the conurbation is not replacing groundwater use to the extent expected, as it is more expensive, especially for agricultural users. Water saving
policies in urban areas are still rather weak, leakage is wide-spread, and the use of effluent to replenish groundwater has not been implemented to any considerable extent. The ‘affluent’ society has yet
to learn how to deal with water as a scarce resource. Even in the U.S., with their strongly arid zones in the south west, a substantial body of ideas and concepts has been brought forward to date; but implementation
is slow.
2002 has been celebrated as the ‘Year of the Geo-Sciences’ in Germany, with tremendous success in reaching a wider audience interested in research into the state of the planet. In a
similar sense the contributions assembled here may underline the present variety and strength of geo-(bio-)scientific research.
Christof Ellger
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Löffler, Jörg: Altitudinal Changes of Ecosystem Dynamics in the Central Norwegian High Mountains
Altitudinal changes of ecosystem dynamics in the central Norwegian high mountains are investigated in a long-term project. Accumulation of snow during winter, snow melting, freeze-thaw action,
percolation and soil moisture variation are the most decisive processes resulting from detailed-scaled micro-spatial relief differentiations. Local ecosystem interactions are quantified and entered into a GIS for
spatial synthesis. Temporal data on ecosystem functioning and spatial information about ecosystem structures are used to establish a topological characterisation of ecosystems of low- and middle-alpine catchments.
Chorological process-oriented mapping of an entire mountain massif based upon measurements and remote sensing is achieved methodologically by using dynamic attributes emerging on a higher level of abstraction. The
differences and gradients among landscape functioning patterns occurring with altitudinal change in continental eastern Norway are determined by pronounced temperature gradients of air, surface and soil layers.
Summary: Altitudinal Changes of Ecosystem Dynamics in the Central Norwegian High Mountains
Altitudinal changes of the ecosystem dynamics are described for a research area in the central Norwegian high mountains. Landscape ecological processes, like the accumulation of snow during
winter, snow melting, freeze-thaw action, percolation and soil moisture variation are analysed and explained as to their spatial characterisation of temperature dynamics in small catchment areas. Modelling of
ecosystem interactions on the spot leads to quantified local results that are entered into a GIS for spatial synthesis. The combination of temporal data on ecosystem functioning and spatial information about
ecosystem structures results in a comprehensive landscape ecological characterisation of ecosystems in the low- and middle-alpine belts on a spatial micro scale. A process-oriented delimitation of ecochores within
an entire mountain massif is realized by using temperature attributes emerging on a higher level of abstraction. The results are used to assess differences among landscape functioning patterns occurring with
altitudinal change in continental eastern Norway. Finally, this paper critically outlines further aims and objectives in high mountain ecosystem research.
Zusammenfassung: Höhenwandel der Ökosystemdynamik im mittelnorwegischen Hochgebirge
Der Höhenwandel der Ökosystemdynamik von Hochgebirgslandschaften wird für ein Untersuchungsgebiet in Mittelnorwegen untersucht. Landschaftsökologische Prozesse, wie winterliche
Schneeakkumulation, Schneeschmelze, Frostwechsel, Perkolation, Bodenfeuchteänderung etc., werden erfasst und vor dem Hintergrund der kleinräumig flächenhaften Temperaturdynamik in Einzugsgebieten erklärt. Die
Modellierung von ökosystemaren Wechselwirkungen am Standort führt zur punktuellen Quantifizierung von Prozessen, die in einem GIS räumlich verarbeitet werden. Die Kombination dynamischer Datensätze zur
Ökosystemfunktion mit raumstrukturellen Informationen führt zu einer komplexen landschaftsökologischen Charakterisierung von Hochgebirgsökosystemen in der unteren und mittleren alpinen Höhenstufe auf der Mikroskala.
Eine prozessorientierte Abgrenzung von Ökochoren gelingt unter Verwendung von Temperaturattributen, die sich auf einem höheren Abstraktionsniveau emergent verhalten. Die Ergebnisse führen zu einer Differenzierung
von funktionalen Merkmalen des alpinen Formenwandels im kontinentalen Mittelnorwegen. Abschließend wird ein kritischer Ausblick auf weitere Ziele in der Hochgebirgs-Ökosystemforschung
formuliert.
Résumé: Variations de la dynamique des écosystèmes en fonction de la hauteur dans les hautes montagnes de Norvège centrale
Les variations de la dynamique des écosystèmes en fonction de la hauteur dans les régions de haute montagne font l’objet d’une étude pour la région de la Norvège centrale. Cette étude
concerne les processus écologiques du site, tels les accumulations de neige en hiver, les fontes de neige, les alternances de périodes de gel, la percolation, la variation d’humidité des sols etc. Elle
s’effectue en tenant compte de la dynamique des températures des régions d’origine de faible surface. La modélisation des réactions liées aux écosystèmes au lieu choisi nous mène à une quantification
ponctuelle des processus qui est analysée en trois dimensions par un système d’information géographique (SIG). La combinaison de fichiers dynamiques sur le fonctionnement de l’écosystème accompagnée
d’informations structurelles spatiales nous amène à une caractérisation écologique régionale complexe des écosystèmes de haute montagne aux altitudes alpines inférieures et moyennes à l’échelle
microscopique. Une limitation des écochores orientée sur les processus utilisés peut être effectuée au moyen des données de températures au comportement émergeant à un niveau d’abstraction plus élevé. Les
résultats nous conduisent à établir une différentiation sur les caractéristiques fonctionnelles des variations des formes alpines en Norvège centrale continentale. En conclusion, nous formulons un avis critique sur
les objectifs de la recherche sur les écosystèmes de haute montagne.
Dr. Jörg Löffler, Geo-Ecology Group, Department of Biology, Geo- and Environmental Sciences, University of Oldenburg, PO Box 2503, 26111 Oldenburg, Germany; joerg.loeffler@uni-oldenburg.de
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Lange, Frank-Michael, Claus Frick, Karl Stahr, Frieder Graef and Arieh Singer: Fritted Paleosols as Indicators for the Local Paleoclimate – Examples from the Golan Heights
This article intends to show that diagnostic parameters measured in paleosols allow at least a restricted logical qualitative reconstruction of climatic time series. In the Golan Heights 14
paleosols of different age (Tertiary to Quaternary) and from different volcanic parent material were investigated. The fritting by the hot lava induced the physical processes of dehydration, compaction and
cementation as well as hematitisation and cementation by recrystallised volcanic glass. During the Late Pliocene (Cover Basalt) and Early Pleistocene (Dalwe Basalt) soils were formed under subtropical conditions,
with alternating humidity and drought comparable to today’s climate. The rate of kaolinite to total clay presents a maximum for the paleosol from the En Ziwan Basalt period, which correlates with the Eemian
interglacial warm period 120,000 years BP.
Summary: Fritted Paleosols as Indicators for the Local Paleoclimate – Examples from the Golan Heights
In the Golan Heights 14 paleosols of different age (Tertiary to Quaternary) and from different volcanic parent material were investigated. Eight of these fossil soils and one recent soil (so as
to compare recent soil forming conditions) were sampled and analysed for physical, chemical and micromorphological parameters in order to analyse their pedogenesis and the paleoclimate in that region, and to
separate this information from postpedogenetic chemical and physical alterations after burial by ash or lava. The fritting by the hot lava induced the physical processes of dehydration, compaction and cementation as
well as hematitisation and cementation by mobilised volcanic glass. The Late Pliocene (Cover Basalt) and Early Pleistocene (Dalwe Basalt) soils were formed under subtropical conditions with alternating humidity and
drought comparable to today’s climate. The main indicator for this is the smectite content in the paleosols. However, the high content of kaolinite in the Late Pleistocene paleosols (Muweisse Basalt, Avital
Tuff, En Ziwan Basalt und Berekhat Ram Tuff) indicates a more humid climate. The rate of kaolinite to total clay presents a maximum for the paleosol from the En Ziwan Basalt period, which correlates with the
so-called Eemian interglacial warm period 120,000 years BP. Postpedogenetic alterations by draining water include the removal of pedogenic oxides as well as the lime enrichment in the Cover Basalt.
Zusammenfassung: Gefrittete Paläoböden als lokale Klimazeugen – Beispiele aus den Golanhöhen
In den Golanhöhen konnten vierzehn verschiedene Paläoböden unterschiedlichen Alters (Tertiär bis Quartär) aus unterschiedlichen basaltischen und pyroklastischen Ausgangsgesteinen gefunden und
bodenkundlich interpretiert werden. Acht dieser fossilen Böden und ein für Vergleichszwecke ausgewählter representativer rezenter Boden wurden beprobt und im Labor auf bodenphysikalische, bodenchemische und und
bodenmikroskopische Parameter analysiert mit dem Ziel, deren Pedogenese und postpedogene Veränderungen nachvollziehen zu können sowie Rückschlüsse auf die Bildungsbedingungen und mögliche chemische und physikalische
Wechselwirkungen bei der Bedeckung dieser Böden aufzuzeigen. In Bezug auf die Frittung durch heiße Lava konnten die Aussagen gemacht werden, daß es sich um die physikalischen Prozesse Dehydratisierung, Verdichtung
und Verbackung sowie um Hämatitisierung und Verkittung durch rekristallisierte Gläser handelt. Die spätpliozänen (Cover Basalt) und frühpleistozänen (Dalwe Basalt) Böden sind unter wechselfeuchten, subtropischen
Bedingungen entstanden, die mit den heutigen vergleichbar sind. Als Hauptindikator hierfür kann der hohe Smectitgehalt dieser Paläoböden gewertet werden. Bei den Böden des Spätpleistozäns (Muweisse Basalt, Avital
Tuff, En Ziwan Basalt und Berekhat Ram Tuff) ist der hohe Kaolinitgehalt ein Indiz für humidere Bedingungen. Der Quotient aus Kaolinit und Gesamttongehalt ergibt ein Maximum für die Zeit der Bodenbildung aus En
Ziwan Basalt. Es läßt sich eine Korrelation zu der in Europa unter dem Namen Eem-Warmzeit bekannten globalen Erwärmung vor 120 000 Jahren nachweisen. An postpedogenen Veränderungen sind die Umkristallisation
der pedogenen Oxide durch zirkulierende Wässer sowie die Anreicherung von Kalkausfällungen im Cover Basalt zu beobachten.
Resumé: Des paléosols « frittés » comme témoins du climat local – exemples pris dans la montagne du Golan
Dans la montagne du Golan, nous avons identifié et interprété 14 paléosols d’âges différents (Tertiaire, Quaternaire) qui ont été formés à partir de différents matériaux basaltiques et
pyroclastiques. Nous avons soumis à un échantillonnage huit paléosols et un sol récent représentatif à des fins comparatives et en avons analysé en laboratoire les propriétés physiques et chimiques ainsi que les
paramètres microscopiques afin d’interpréter la pédogenèse et les évolutions post-pédologiques. Nous avons par ailleurs essayé de tirer des conclusions sur les conditions de formation des sols et tenté de
démontrer les interactions chimiques et physiques potentielles lors du recouvrement de ces sols. Quant au « frittage » causé par le magma chaud, nous avons constaté que nous avons à faire à des processus
physiques tels que la déshydratation, le compactage et la cuisson ainsi que l’hématitisation et la cimentation par du verre recristallisé. Les sols du Pléistocène supérieur (Cover Basalt) et inférieur (Dalwe
Basalt) se sont formés dans des conditions subhumides et subtropicales comparables aux conditions actuelles, le taux élevé de smectites dans ces paléosols en étant l’indicateur principal. Quant aux sols du
pléistocène supérieur (Muweisse Basalt, Avital Tuff, En Ziwan Basalt et Berekhat Ram Tuff), le taux élevé de kaolinite indique des conditions plus humides. Le taux de kaolinite et d’argile total est à son
maximum à la formation des sols par le basalte En Ziwan. On peut établir une corrélation avec la période de réchauffement global Eem qui a eu lieu voici 120 000 ans. Nous avons observé comme modifications
post-pédogènes la recristallisation des oxydes pédogènes causée par les eaux circulantes ainsi que l’enrichissement des sédiments calcaires dans le Cover Basalt.
Dr. Frank-Michael Lange, Dipl.-Geol. Claus Frick, Prof. Dr. Karl Stahr, Institut für Bodenkunde und Standortslehre an der Universität Hohenheim, Emil-Wolff-Str.27, 70593 Stuttgart, Germany, fmilange@hotmail.com
Dr. Frieder Graef, Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung e.V. (ZALF), Eberswalder Str. 84, 15374 Müncheberg, Germany, graef@zalf.de
Prof. Arieh Singer, The Seagram Center for Soil and Water Sciences, The Hebrew University of Jerusalem, P.O Box 12, Rehovot 76100, Israel, singer@agri.huji.ac.il
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Schmerbach, Matthias: Monitoring Climatic Change through the Use of Phenology: Phenological and Meteorological Trends in South-Western Germany
Throughout the 20th century warmer winters have led to an earlier onset of spring plant development in many parts of the northern hemisphere’s temperate zones. These changes in the
plants’ annual growth cycles become visible by advanced starting dates of their growth phases (phenophases). The response of plant growth to climate warming varies according to species, to the season of
warming and to location variables. To quantify these changes, long-term phenological and meteorological records from 1961 to 1999 were examined for their trends. The data sets were taken from Schönbuch and
Glemswald, a region in south-western Germany. Whilst recent research has focused either on single plant species or on a certain period of the growth season, this study examines the phenophases of 29 different plant
species all through the growth season and discusses their trends with reference to the air temperature trends. Thus the effects of climate warming on the plants’ ecology as well as the importance of
phenological data for the study of climate change can better be appreciated.
Summary: Monitoring Climatic Change through the Use of Phenology: Phenological and Meteorological Trends in South-Western Germany
Between 1961 and 1999 the air temperature at the weather station of Stuttgart-Hohenheim tended to rise in all months, led by December (+3.0°C) and January (+2.3°C) in winter, and by July (+2.1°C)
and August (+2.9°C) in summer. Only in November did temperatures remain unchanged. Nearly all (95%) of the 54 examined phenophases showed earlier starting dates. Strongest advancements of about 10 days occurred at
first leaf and flowering phases in late winter and early spring influenced by the strong warming of the preceding period. Herbaceous species like the snowdrop (Galanthus nivalis), compared to woody species, proved
less sensitive to warming. They depend more on the soil temperature, which, with a certain delay, rises with the air-temperature in spring. The decline of winter coldness advanced the start of plant growth in
spring. But for the domestic deciduous tree species this did not result in a longer growth period. In contrast to other recent studies it was even shortened by 2.4 days for oak (Quercus robur) and 4.2 days for beech
(Fagus sylvatica), because they shed their leaves earlier in autumn. Future research has to determine whether emerging drought stress in midsummer or special local conditions (relief, soil) are possible causes for
the advancement of leaf fall in autumn. Strong benefits resulted for the ripening of wild and cultivated fruits. For berries and stone fruits the ripeness of fruits advanced on average by 14 days. In addition,
spring frost damage is expected to decrease in the future. Therefore expanding the fruit growing area to the higher low mountain ranges will become possible.
Zusammenfassung: Klimaüberwachung mit Hilfe der Phänologie: Phänologische und meteorologische Trends in Südwestdeutschland
Zwischen 1961 und 1999 stiegen die Mittelwerte der Lufttemperatur an der Wetterstation Stuttgart-Hohenheim in allen Monaten, außer im November (±0°C) an. Besonders deutlich fiel die Erwärmung in
den Wintermonaten Dezember (+3,0°C) und Januar (+2,3°C), aber auch in den Sommermonaten Juli (+2,1°C) und August (+2,9°C) aus. Fast alle (95%) der 54 untersuchten Phänophasen reagierten darauf mit einem Trend zu
früheren Eintrittsterminen. Die stärksten Verfrühungen von durchschnittlich 10 Tagen wurden für die Blattentwicklung und die Erstblüte im Spätwinter und zeitigen Frühjahr ermittelt, die durch die gravierende
Erwärmung der vorausgegangen Wintermonate hervorgerufen wurde. Krautige Arten, wie beispielsweise das Schneeglöckchen (Galanthus nivalis), zeigten im Vergleich zu den Gehölzen weniger deutliche Verfrühungen ihrer
Blüte, da sie stärker von den Bodentemperaturen abhängen, die im Frühjahr nur mit gewisser Verzögerung zur Lufttemperatur ansteigen. Der Rückgang der Winterkälte bewirkte ein früheres Einsetzen der
Vegetationsperiode im Frühjahr. Für die heimischen Laubbaumarten resultierte daraus jedoch insgesamt keine Verlängerung der Vegetationsperiode. Im Gegensatz zu anderen aktuellen Untersuchungen verkürzte sie sich
sogar – dadurch, dass die Bäume ihre Blätter im Herbst noch früher wieder abwarfen –, um 2,4 Tage bei der Stieleiche (Quercus robur) und 4,2 Tage bei der Rotbuche (Fagus sylvatica). Ob dafür der
zunehmende Trockenstress in den Hochsommermonaten oder aber die lokalen Standortbedingungen (Relief, Böden) verantwortlich sind, müssen weitere Untersuchungen zeigen. Besonders stark profitierte auch der
Fruchtreifeprozess der Wildfrüchte und Obstgehölze vom Temperaturanstieg. Bei den Beeren und Steinfrüchten verfrühte sich die Fruchtreife im Untersuchungszeitraum um durchschnittlich zwei Wochen. Da zukünftig auch
mit einem Rückgang der Spätfrostgefährdung gerechnet wird, könnte eine Ausdehnung des Obstbaus in die höheren, strahlungsbegünstigten Lagen möglich werden.
Résumé: Surveillance des changements climatiques à l’aide de la phénologie: tendances phénologiques et météorologiques en Allemagne du Sud-Ouest
Entre 1961 et 1999, les valeurs moyennes de température de l’air mesurées à la station météorologique de Stuttgart-Hohenheim avaient augmenté tous les mois sauf en novembre (±0oC). Le
réchauffement fut particulièrement prononcé pendant les mois d’hiver, décembre (+3,0oC) et janvier (+2,3oC), mais aussi pendant les mois d’été, juillet (+2,1oC) et août (+2,9oC). La presque totalité
(95%) des 54 phases phénologiques analysées se sont caractérisées par une tendance d’augmentation des températures arrivant avant terme. Les événements prématurés les plus importants de l’ordre de 10
jours en moyenne ont été constatés lorsque les premières feuilles et la première floraison apparurent à la fin de l’hiver et au début du printemps, ce qui avait été provoqué par l’extrême réchauffement
au cours des mois d’hiver précédents. En comparaison avec les espèces boisées, les espèces herbacées, comme par exemple le perce-neige (Galanthus nivalis), ont fait preuve d’une floraison moins avancée
car elles dépendent beaucoup plus des températures du sol qui n’ont augmenté au printemps qu’avec un certain retard par rapport à la température de l’air. Le recul du froid hivernal a causé
l’arrivée prématurée de la période de végétation au printemps. Mais en général, une prolongation de la période de végétation pour les feuillus poussant dans la région n’en a pas résulté pour autant. A
l’encontre d’autres études actuelles, les arbres ayant perdu de nouveau leurs feuilles encore plus tôt en automne, la période de végétation a même été écourtée de 2,4 jours pour le chêne pédonculé
(Quercus robur) et de 4,2 jours pour le hêtre (Fagus sylvatica). D’autres études devront montrer si c’est la pression exercée par l’augmentation de la sécheresse pendant la haute période estivale
ou les conditions locales (relief et nature des sols) qui sont responsables de ce phénomène. Le processus de maturation des fruits sauvages et des arbres fruitiers a beaucoup profité de l’augmentation de
température. On a constaté pendant la période d’étude que la maturation des baies et des drupes a été prématurée de deux semaines environ. Étant donné que l’on peut s’attendre à ce que le risque de
gel tardif diminue à l’avenir, une extension de l’arboriculture fruitière pourrait être possible à des altitudes plus importantes et mieux exposées aux rayons solaires.
Matthias Schmerbach, Tübinger Str. 91, 70178 Stuttgart, Germany, matthias.schmerbach@gmx.net
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Nüsser, Marcus and Stefan Grab: Land Degradation and Soil Erosion in the Eastern Highlands of Lesotho, Southern Africa
The high-altitude grasslands and wetlands of eastern Lesotho (Maloti-Drakensberg) have been transformed by livestock grazing, burning and fuelwood collection over the past decades.
Multifunctional utilisation of vegetation resources contributes to contemporary land cover changes in the peripheral high mountain region of southern Africa. The sustainability of regional land use patterns has been
challenged by ongoing grassland degradation and accelerated soil erosion as a result of a generally high and continuous anthropo-zoogenic impact. A better understanding of recent landscape changes and land
degradation in pastorally transformed environments requires an assessment of natural resource potentials, vegetation status and erosion processes.
Summary: Land Degradation and Soil Erosion in the Eastern Highlands of Lesotho, Southern Africa
Vegetation surveys and studies on erosion processes are combined with an assessment of the intensity of resource utilisation in order to analyse contemporary rangeland conditions and land
degradation in the eastern highlands of Lesotho (Maloti-Drakensberg). The high-altitude grasslands and wetlands of the study area have been transformed by livestock grazing, burning and fuelwood collection over the
past decades. The extent of anthropo-zoogenic transformation of resource potentials varies on a local scale. Grazing pressure due to overstocking is indicated by accelerated soil erosion in all altitudinal belts.
Results from pasture ecological transects show a wide range of ecological conditions with distinct changes in floristic composition and various degraded sites. Especially the scattered wetlands are prone to
overgrazing and subsequent degradation. Additional important factors for land degradation are the common practice of uncontrolled grassland burning as well as the collection of dwarf scrubs for fuelwood. Given the
dominance of coarse textured soils on hill slopes, deflation values are relatively low here, making burning early in the winter season not particularly critical. However, autumn burns around the periphery of
wetlands and within dryland areas of the wetland will have serious environmental implications. The integrated research approach should stimulate further human-ecological monitoring for the eastern highlands of
Lesotho. The applied challenge is to share knowledge and devise an action plan which will promote livelihood development of local mountain dwellers and sustainable utilisation of environmental resources.
Zusammenfassung: Landdegradierung und Bodenerosion im östlichen Hochland von Lesotho, südliches Afrika
Zur Analyse der gegenwärtigen Bedingungen des Weidelandes und der Landschaftsdegradation im östlichen Hochland von Lesotho (Maloti-Drakensberg) werden Vegetationsaufnahmen und Arbeiten zu
Erosionsprozessen mit der Intensität der Ressourcennutzung in einen Zusammenhang gestellt. Durch Beweidung, Brand und Brennholzsammlung wurden das Höhengrasland und die Feuchtgebiete im Untersuchungsgebiet über die
vergangenen Jahrzehnte verändert. Das Ausmaß anthropo-zoogener Transformation der Ressourcenpotenziale ist lokal verschieden. Der Weidedruck aufgrund hoher Tierzahlen zeigt sich in Form verstärkter Bodenerosion in
allen Höhenstufen. Die Ergebnisse der weideökologischen Transekte sind stark gestreut und zeigen deutliche Unterschiede in der floristischen Komposition und im Degradationsgrad. Insbesondere die vereinzelten
Feuchtgebiete sind durch hohen Weidedruck und nachfolgende Degradation bedroht. Zusätzliche Faktoren, die wesentlich zur Landdegradation beitragen, bestehen in den weit verbreiteten Praktiken des unkontrollierten
Brennens von Grasland sowie im Sammeln von Zwergsträuchern als Brennmaterial. Aufgrund der vorherrschend groben Bodentextur sind die Deflationsbeträge in den Hangabschnitten relativ gering, wodurch Brände im frühen
Winter nicht besonders kritisch sind. Dagegen ergeben sich bei Herbstbränden in der Umgebung und in trockenen Bereichen von Feuchtgebieten ungünstigere Auswirkungen. Der integrierte Forschungsansatz kann als
Anregung für ein humanökologisches Monitoringprogramm für das östliche Hochland von Lesotho dienen. Die anwendungsorientierte Herausforderung besteht in der Umsetzung der Ergebnisse und in der Formulierung von
Handlungsanweisungen, die die Entwicklung der Existenzsicherung der lokalen Gebirgsbevölkerung und eine nachhaltige Nutzung der Umweltressourcen fördert.
Résumé: Dégradation et érosion du sol dans le Haut-plateau est du Lesotho, Afrique du Sud
Pour analyser les conditions actuelles des pâturages et de la dégradation du pays dans le Haut-plateau du Lesotho (Maloti Drakensberg), les relevés de végétation et les travaux concernant les
processus d’érosion ont été mis en relation avec l’intensité de l’utilisation des terres. De par le pâturage, les incendies et le rassemblement de brindilles, la végétation de la région étudiée a
changé au cours des décennies précédentes. L’ampleur de cette transformation anthropo-zoogène des ressources naturelles varie selon les lieux. L’excès de pâturage, dû au nombre élevé des animaux, se
manifeste sous forme d’érosion intensifiée à tous les niveaux. Les résultats des analyses concernant les effets de pâturage varient considérablement et témoignent des différences évidentes quant à la
composition florale et au degré de dégradation. Notamment les quelques régions humides sont menacées par le pâturage excessif et la dégradation qui en résulte. D’autres facteurs contribuant considérablement á
la dégradation du sol sont la carbonisation incontrôlée des prés ainsi que la récolte de jeunes arbustes pour en faire du feu. Grâce à la texture rugueuse du sol, la déflation dans les parties en aval est
relativement peu importante, c’est pourquoi les incendies en début d’hiver ne sont pas trop problématiques. Les incendies automnales par contre ont un impact négatif sur les alentours, notamment sur les
régions arides ou desséchées. Les travaux de recherche intégrante peuvent servir de source d’inspiration pour un programme de monitoring anthropo-écologique pour le Haut-plateau du Lesotho. Le défi concernant
les moyens d’application consiste à rendre utile les résultats et à formuler des directives d’action garantissant l’existence de la population locale et favorisant l’exploitation durable des
ressources naturelles.
Dr. Marcus Nüsser, Geographisches Institut, Universität Bonn, Meckenheimer Allee 166, 53115 Bonn, Germany, m.nuesser@uni-bonn.de
Dr. Stefan Grab, School of Geography, Archaeology & Environmental Studies, University of the Witwatersrand, Johannesburg, P/Bag 3, WITS 2050, South Africa, 017grab@cosmos.wits.ac.za
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Wehmeier, Eckhard: Arizona’s Groundwater Legislation and Water Management Practice in the Phoenix AMA – an Interim Assessment
The area of Greater Phoenix in the arid U.S. Southwest is known as a nucleus of economic growth and rapid population increase. Dearth of water is also increasing and rival customer groups –
agricultural, municipal, industrial – compete ever more intensely for this limited resource. This has made necessary political action aimed at managing water to prevent further environmental and societal
damage. Arizona’s Groundwater Code of 1980 stands for an alleviation of stress on groundwater as a finite resource in Active Management Areas (AMAs). A declared water management policy with the target of
attaining ‘safe yield’ in the Phoenix AMA by 2025, after five management periods, is to strengthen concepts of sustainability. This interim assessment at the end of the second period (1990-2000) is
intended to determine what progress has been made toward reaching a balanced use of groundwater. The extent of the accomplishments is doubtful. Supply limits were often set too laxly by the Arizona Department of
Water Resources (ADWR) and rules have not been enforced in cases of misdemeanour. Imported Colorado River waters via the Central Arizona Project (CAP) canal did not, for several reasons, contribute to releasing
pressure on groundwater to the extent hoped for. Countermeasures have been taken but water banking, i.e. storing CAP water underground, is not the answer. Further, combined measures are to be brought about.
Increased educational efforts are to change user attitudes towards water, encouraging it to be seen as a common good and not simply as a commodity. Detailed surveillance via communal GIS is to better help track
individual misdemeanour allowing for proper remedial action. Success will largely depend on the enforcement of existing laws. This in itself mirrors societal readiness, something to be monitored.
Summary: Arizona’s Groundwater Legislation and Water Management Practice in the Phoenix AMA – an Interim Assessment
Arizona’s Groundwater Code of 1980 was meant to alleviate stress on groundwater as a scarce resource in Active Management Areas (AMAs). The policy of attaining ‘safe yield’ in
the Phoenix AMA by 2025 after five management periods is looked into at the end of the second period. The Arizona Department of Water Resources has been setting rules and supply limits for large providers as well as
individual users in different sectors. Such limits were often set too laxly and rules were not enforced. Irrigation districts easily stepped out of their contracts for CAP water, endangering repayment of project
costs and hampering proper use of this water, originally meant to reduce groundwater pumping. These problems were improperly tackled by further subsidising the agricultural sector introducing cheaper ‘pooled
water’. Relief was gained by declaring groundwater replenishment a beneficial use category and establishing an Arizona Water Banking Authority in 1996. Urban water conservation programs in their per capita per
day or general conservation settings show weaknesses. Population projections are often not reliable enough and habits of landscaping or gardening are not well documented. The role of effluent is still not the one
desired. The Arizona Water Efficient Plumbing Act of 1994 may contribute to water savings. The first management period (1980-1990) suffered from a lack of reliable data and did not really contribute to coming closer
to ‘safe yield’. Doubt remains as to the accomplishments of the second period (1990-2000; final data are not available yet). Surveillance cries for the establishment of GIS systems in order to better
track individual misdemeanour and to take such countermeasures as may be politically affordable.
Zusammenfassung: Arizonas Grundwasserrecht und Wassermengenbewirtschaftung in der AMA Phoenix – eine Zwischenbilanz
Arizonas Grundwassergesetzgebung von 1980 soll helfen die Übernutzung der ‚endlichen’ Ressource Grundwasser in der Active Management Area (AMA) Phoenix zurückzunehmen. Nach fünf
Managementperioden im Jahre 2025 soll das Ziel des ‚safe yield’ erreicht werden. Diese angestrebte Nachhaltigkeit steht nach zwei Managementperioden auf dem Prüfstand. Die vom Arizona Department of Water
Resources (ADWR) gesetzten Verbrauchslimits für diverse konkurrierende Nutzer waren oftmals zu lax gefasst und konnten allzu leicht auch ungestraft überschritten werden. Bezeichnend ist auch die Handhabung von
CAP-Wässern, die gerade im agraren Sektor den Druck auf das Grundwasser vermindern sollten. Letztendlich werden diese Wässer aus finanziellen Gründen nicht im vorhergesehenen Maße von der Landwirtschaft abgenommen.
Das führte dazu, dass Arizona sich 1996 genötigt sah, die Arizona Water Banking Authority zu etablieren, die nun versucht, diese ‚Überschusswässer’ nutzbringlich, d.h. für die Grundwasseranreicherung, zu
verwenden, ansonsten man ihrer aus juristischen Gründen eventuell verlustig ginge. Im kommunalen Bereich erhebt sich die Frage, inwieweit es sinnvoll ist, dass Einsparprogramme sich auf den Pro-Kopf-Verbrauch
stützen, ist dieser doch nur vage zu kontrollieren. Erstaunlich gering ist immer noch die Verwertung von vorgeklärten Abwässern. Unzumutbar hoch sind immer noch die Verluste im Versorgungsnetz. Die erste
Managementperiode (1980-1990) trug nicht erkennbar dazu bei, dem Ziel des ‚safe yield’ näher zu kommen. Die zweite Periode (1990-2000) lässt diesbezüglich schon hoffen, wenngleich abschließende amtliche
Statements noch nicht vorliegen. Zweifel müssen allerdings bestehen bleiben, solange das ADWR nur an annuellen Wasserdaten interessiert ist, den Kommunen aber überlassen bleibt, ‚Wassersündern’ nachzugehen.
Dazu bedarf es umfassender GIS-Systeme und eines klaren politischen Willens.
Résumé: Le droit en matière de nappes aquifères en Arizona et l’exploitation des masses d’eaux par l’AMA Phœnix – un bilan intermédiaire
La législation de 1980 sur les nappes aquifères en Arizona vise à aider à faire renoncer l’Active Management Area (AMA) de Phœnix à surexploiter les ressources « non-éternelles »
des eaux souterraines. L’objectif des « safe yield » devra être atteint en 2025 à l’issue de cinq périodes de gestion. Cette ferme volonté se voit mise à l’épreuve au bout de deux
périodes de gestion. Les limites de consommation fixées par l’Arizona Department of Water Resources (ADWR) pour les divers utilisateurs concurrents ont bien souvent fait l’objet de trop de laxisme et ont
pu être dépassées bien facilement sans qu’aucune sanction ne soit tombée. Ce qui est caractéristique, c’est aussi le maniement des eaux-CAP (Central Arizona Project) qui, dans le secteur agraire
précisément, devraient réduire la pression sur les nappes aquifères. En définitive, l’agriculture n’utilise pas toute la quantité prévue de ces eaux pour des raisons financières. Pour cette raison,
l’Arizona s’est vue obligée de fonder en 1996 la Water Banking Authority qui tente désormais de tirer profit de ces eaux « en excédent », c’est-à-dire de les utiliser pour
l’accumulation des eaux souterraines qui seraient dans le cas contraire éventuellement perdues pour des raisons juridiques. Sur le plan communal, la question se pose de savoir dans quelle mesure il serait
judicieux que les programmes d’économie des eaux se basent sur la consommation par tête d’habitant vu que celle-ci n’est que vaguement contrôlable. L’utilisation des eaux épurées est encore
étonnamment trop faible et les pertes dans le réseau d’approvisionnement demeurent, elles, inacceptablement fortes. La première période de gestion (1980-1990) n’a pas clairement contribué à se rapprocher
de l’objectif de « safe yield ». Mais la seconde période de gestion (1990-2000) laisse encore espérer en ce sens, même si des déclarations officielles définitives n’ont pas encore été faites à
ce sujet. Cependant, les doutes devront persister tant que l’ADWR ne s’intéressera qu’aux données annuelles concernant les eaux et qu’elle laissera à la charge des communes la tâche de
poursuivre les « pécheurs » en matière d’eau. Pour remédier à cet état de fait, des systèmes d’information géographiques (SIG) ainsi qu’une volonté politique claire sont nécessaires.
Dr. Eckhard Wehmeier, Institut für Geographie der Universität Stuttgart, Azenbergstr. 12, 70174 Stuttgart, Germany, eckhard.wehmeier@geographie.uni-stuttgart.de
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