Climate pattern, snow- and timberlines in the Altai Mountains, Central Asia

Abstract

With 9 figures MICHAEL KLINGE, JÜRGEN BÖHNER and FRANK LEHMKUHL Zusammenfassung: Klimaverhältnisse, Schnee-und Waldgrenzen im Altai Gebirge, Zentralasien In den dünn besiedelten Gebieten Zentral-und Hochasiens besteht nur ein weitmaschiges Netz von meteorologischen Messstationen. So muss bei einer flächenhaften Analyse der klimatischen Verhältnisse über große Gebiete hinweg interpoliert werden. Ein hervorragender Ansatz zum Schließen dieser Informationslücke erschließt sich aus der räumlichen Verbreitung von unterschiedlichen geoökologischen Landschaftseinheiten, die an spezifische klimatische Parameter gebunden sind. Mit Hilfe eines räumlich hochauflösenden, relief-parametrisierten Klima-Analysemodells können geoökologische Grenzen und Höhenstufen, wie z.B. Gletscher-, Wald-und Wüstenregionen ausgewiesen werden. Die Validierung des Modells erfolgt durch empirisch ermittelte Proxydaten, die auf der Basis von topografischen Karten, Luftbildern, Geländeuntersuchungen und Literaturangaben gewonnen werden. Auf diesem Wege können auch klimatische Grenzwerte bestimmt werden, die das räumliche Muster von Vegetationsgesellschaften und klimageomorphologischen Formungs-und Prozessregionen bedingen. Das Untersuchungsgebiet befindet sich im nördlichen Zentralasien und erstreckt sich vom Altai-Gebirge im Westen bis in das Changai-Gebirge im Osten. Dieser Bereich liegt an der Grenze zwischen der sibirischen Taiga im Norden und den Steppen und Wüstenregionen im Süden. Hier bildet die Gebirgswaldsteppe einen Saum zwischen dem borealen Waldgürtel und den zentralasiatischen Trockengebieten. Diese Landschaftseinheit wird durch die ausschließlich auf nordgerichteten Hängen verbreiteten Lärchenwälder (Larix sibirica) geprägt. Die Südhänge werden von Gebirgs-Steppenvegetation eingenommen. Die geringere solare Einstrahlungssumme auf den nordexponierten Hängen reduziert die Evapotranspiration an diesen Standorten. Tiefe Luft und Boden-Temperaturen begünstigen das Auftreten von diskontinuierlichem Permafrost. Das führt zu einer besseren Wasserversorgung im Boden und die genügsamen Lärchen können trotz Jahresniederschlägen von unter 200 mm/a gedeihen. Während die obere Waldgrenze allgemein durch niedrige Sommertemperaturen geprägt ist, wird im zentralasiatischen Trockengürtel die untere Begrenzung des geschlossenen Waldes durch geringe Niederschlagssummen hervorgerufen. Die Anzahl von verschiedenen Baumarten wächst ähnlich wie die vertikale Mächtigkeit des Waldgürtels mit der Zunahme der Niederschläge. An der westlichen Abdachung des Altai-Gebirges steigt die obere Waldgrenze steil von 1.000 auf 2.000 m an. Im zentralen und südlichen Altai liegt sie in einer relativ konstanten Höhe zwischen 2.400 und 2.600 m und erreicht stellenweise bis zu 2.800 m. Im nördlichen Altai, im Sayan und im östlichen Khan Khukhiyn-Gebirge liegt die obere Waldgrenze unter 2.200 m. Die untere Waldgrenze steigt stetig von 800 m im Westen und Norden bis auf 2.220 m im trockenen Zentrum des Altais an. Demgegenüber weist sie im südlichen Altai einen steilen Anstieg ...

Modeling forest lines and forest distribution patterns with remote-sensing data in a mountainous region of semiarid central Asia

“…The upper forest line coincides with the 10 • C July isotherm in most places and to the minimum monthly mean temperature of 5 • C for the period between June and September. In the more humid parts of the investigation area at the western and northern slopes of the NFR both forest lines have a steep gradient and the forest belt has its greatest vertical extension between 500 and 600 m and locally up to 900 m. This agrees well with the findings of increasing vertical forest extension concurrent with increasing humidity and vice versa by Fickert (1998), Dai et al (2013) and Klinge et al (2003) in the surrounding regions. Besides temperature, rainfall influences the upper forest line because clouds reduce the air temperature by shadowing and by the reflection of solar insulation.…”

“…This closed mountain system was chosen for investigation because it provides excellent topographic preconditions to clearly indicate the lower and upper boundaries of forest distribution between the middle and central part of Asia. It fills a knowledge gap about forest lines between regions of the Tien Shan in the south and east, and the Altai mountains in the north (Fickert, 1998;Dai et al, 2013;Klinge et al, 2003). The main cities in the region are Shonzy and Kegen.…”

“…and a lower forest line of 2400 and 2500 m a.s.l., respectively for the SailijskiAlatau and Kungeij-Alatau. In the Altai Mountains, Klinge et al (2003) found upper forest lines increasing eastward from 1800 to 2600 m a.s.l. and, concurrently, lower forest lines increasing from 1000 to 2200 m a.s.l., while the vertical extension of the forest belt varies between 400 and 1200 m.…”

“…Forest stands beyond sites with more favorable conditions regarding groundwater are predominantly limited to north-facing slopes in the mountains with an upper and lower forest limit (Dulamsuren et al, 2014;Hilbig, 1995;Klinge et al, 2003;Treter, 1996Treter, , 2000.…”

“…The forest expansion into dry regions is controlled by precipitation and soil water supply (Dulamsuren et al, 2010(Dulamsuren et al, , 2014Kastner, 2000;Klinge et al, 2003). Between the more humid mountain regions and the arid basins of central Asia, a lower limit of forest distribution occurs, which is termed the lower forest line.…”