Wind-driven desertification: process modeling, remote monitoring, and forecasting

Arid and semiarid landscapes comprise nearly a third of the Earth's total land surface. These areas are coming under increasing land use pressures. Despite their low productivity these lands are not barren. Rather, they consist of fragile ecosystems vulnerable to anthropogenic disturbance.

The purpose of this thesis is threefold: (I) to develop and test a process model of wind-driven desertification, (II) to evaluate next-generation process-relevant remote monitoring strategies for use in arid and semiarid regions, and (III) to identify elements for effective management of the world's drylands.

In developing the process model of wind-driven desertification in arid and semiarid lands, field, remote sensing, and modeling observations from a degraded Mojave Desert shrubland are used. This model focuses on aeolian removal and transport of dust, sand, and litter as the primary mechanisms of degradation: killing plants by burial and abrasion, interrupting natural processes of nutrient accumulation, and allowing the loss of soil resources by abiotic transport. This model is tested in field sampling experiments at two sites and is extended by Fourier Transform and geostatistical analysis of high-resolution imagery from one site.

Next, the use of hyperspectral remote sensing data is evaluated as a substantive input to dryland remote monitoring strategies. In particular, the efficacy of spectral mixture analysis (SMA) in discriminating vegetation and soil types and detennining vegetation cover is investigated. The results indicate that hyperspectral data may be less useful than often thought in determining vegetation parameters. Its usefulness in determining soil parameters, however, may be leveraged by developing simple multispectral classification tools that can be used to monitor desertification.

Finally, the elements required for effective monitoring and management of arid and semiarid lands are discussed. Several large-scale multi-site field experiments are proposed to clarify the role of wind as a landscape and degradation process in dry lands. The role of remote sensing in monitoring the world's drylands is discussed in terms of optimal remote sensing platform characteristics and surface phenomena which may be monitored in order to identify areas at risk of desertification. A desertification indicator is proposed that unifies consideration of environmental and human variables.

Is it deforestation or desertification when we do it to the ocean?

Anecdotal evidence from 60 marine species suggests a pattern of resource exhaustion rather than sustainable use. There is a reason to believe that biomass in the Atlantic Western Boundary Current Fishery-Grand Banks, Newfoundland, North Atlantic, Norwegian Sea, Barents Sea is 3-10% of what it was when fishing was started. Selective removal of large species may have caused major nutrient distribution in both rich and poor waters.

The effects of the last glacial paleo-aeolian sands on desertification in northern China

IEECAS SKLLQG

Developing a desertification indicator system for a small Mediterranean catchment: a case study from the Serra de Rodes, Alt Empordà, Catalunya, NE Spain

La desertificació és un problema de degradació de sòls de gran importància en regions àrides, semi-àrides i sub-humides, amb serioses conseqüències ambientals, socials i econòmiques com a resultat de l'impacte d'activitats humanes en combinació amb condicions físiques i medi ambientals desfavorables (UNEP, 1994). L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser el desenvolupament d'una metodologia simple per tal de poder avaluar de forma precisa l'estat i l'evolució de la desertificació a escala local, a través de la creació d'un model anomenat sistema d'indicators de desertificació (DIS). En aquest mateix context, un dels dos objectius específics d'aquesta recerca es va centrar en l'estudi dels factors més importants de degradació de sòls a escala de parcel.la, comportant un extens treball de camp, analisi de laboratori i la corresponent interpretació i discussió dels resultats obtinguts. El segon objectiu específic es va basar en el desenvolupament i aplicació del DIS. L'àrea d'estudi seleccionada va ser la conca de la Serra de Rodes, un ambient típic Mediterràni inclòs en el Parc Natural del Cap de Creus, NE Espanya, el qual ha estat progressivament abandonat pels agricultors durant el segle passat. Actualment, els incendis forestals així com el canvi d'ús del sòl i especialment l'abandonament de terres són considerats els problemes ambientals més importants a l'àrea d'estudi (Dunjó et al., 2003). En primer lloc, es va realitzar l'estudi dels processos i causes de la degradació dels sòls a l'àrea d'interés. En base a aquest coneixement, es va dur a terme la identificació i selecció dels indicadors de desertificació més rellevants. Finalment, els indicadors de desertificació seleccionats a escala de conca, incloent l'erosió del sòl i l'escolament superficial, es van integrar en un model espaial de procés. Ja que el sòl és considerat el principal indicador dels processos d'erosió, segons la FAO/UNEP/UNESCO (1979), tant el paisatge original així com els dos escenaris d'ús del sòl desenvolupats, un centrat en el cas hipotétic del pas d'un incendi forestal, i l'altre un paisatge completament cultivat, poden ser ambients classificats sota baixa o moderada degradació. En comparació amb l'escenari original, els dos escenaris creats van revelar uns valors més elevats d'erosió i escolament superficial, i en particular l'escenari cultivat. Per tant, aquests dos hipotètic escenaris no semblen ser una alternativa sostenible vàlida als processos de degradació que es donen a l'àrea d'estudi. No obstant, un ampli ventall d'escenaris alternatius poden ser desenvolupats amb el DIS, tinguent en compte les polítiques d'especial interés per la regió de manera que puguin contribuir a determinar les conseqüències potencials de desertificació derivades d'aquestes polítiques aplicades en aquest escenari tan complexe espaialment. En conclusió, el model desenvolupat sembla ser un sistema força acurat per la identificació de riscs presents i futurs, així com per programar efectivament mesures per combatre la desertificació a escala de conca. No obstant, aquesta primera versió del model presenta varies limitacions i la necessitat de realitzar més recerca en cas de voler desenvolupar una versió futura i millor del DIS.