Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA

Mitteilungen der Fränkischen Geographischen Gesellschaft Bd. 45, 1998, S. 303–336.
Klimaökologische Aspekte
in Gebirgen der südwestlichen USA unter besonderer
Berücksichtigung der White Mountains
von
MICHAEL RIEN, THOMAS SPENGLER UND MICHAEL RICHTER
mit 15 Abbildungen, 3 Photosund 1 Tabelle
1 Einleitung
Die vorliegenden Ergebnisse klimatologischer und phytogeographischer Studien beruhen auf vier Diplomarbeiten, die unter Betreuung und Mitwirkung von M.
Richter erstellt wurden. Der Übersicht über die klimatologische Gliederung des Südwestens der USA, basierend auf Daten von VERLEGER (1998) folgt die Behandlung
des mikroklimatischen Höhenwandels in der ariden Region vom Death Valley bis
in die Hochlagen der White Mountains durch T. Spengler. Diese klimatologischen
Grundlagen liefern Anhaltspunkte für die Vegetationsdifferenzierung zwischen der
Sierra Nevada, zu der Daten eines Transektes von HETZNER (1998) vorliegen, über
die White Mountains bis zum Wheeler Peak, die von M. Rien bearbeitet werden.
Durch die Methode des Wechsels zwischen der makro- bis mikro-skaligen Ebene läßt
sich die klimaökologische Position der White Mountains klar herausstellen.
Zu Beginn der Betrachtung steht die klimatische Charakterisierung des weiteren Umfeldes der White Mountains. Im vorliegenden Fall bietet sich eine regionale
Bearbeitung des Raumes von 35o N bis 42o N und von 109° W bis 122o W an, um
die Gegensätze zwischen dem humiden Westen und dem ariden Osten herausarbeiten zu können. Innerhalb dieses Gebietes von der Sierra Nevada bis zum ColoradoPlateau liegen die White Mountains exzentrisch im südwestlichen Quadranten
(Abb. 1). Beim Vergleich mit der weiteren Umgebung muß jedoch gerade der östliche Raum intensiver berücksichtigt werden, da die klimatischen und floristischen
Bezüge von den White Mountains zur Basin and Range Province viel enger sind als
zur benachbarten Sierra Nevada (MoREFIELD 1988). In klimatischer Hinsicht resultiert dies aus der Barrierewirkung der Sierra Nevada gegenüber dem frontalen Wettergeschehen aus westlicher Richtung. Auch im Sommer machen sich die ozeanischen
Einflüsse in dem vom Hochdruckkomplex über dem Pazifik beherrschten Großraum
nur bis zur Sierra Nevada bemerkbar (BARRY 1992). Die trennende Wirkung des
Gebirges auf das Klima hat eine ebensolche auf die Flora zur Folge, indemjene der
kaliforniseben Provinz nur unwesentlich über die Wasserscheide nach Osten übergreift und das Owens Valley bereits zum ariden Komplex der Basin and Range
Province gehört (BARBOUR & MAJOR 1977).
301
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
Die folgenden Klima-Ausführungen behandeln insbesondere jene Elemente, die
maßgeblich das Humiditätsmuster und die Höhenstufung der Region prägen: Temperatur, Niederschlag und Verdunstung.
Abb. 1: Karte des Untersuchungsgebietes und Lage der Transekte. Sierra Nevada (SN),
White Mountains (WM), Toiyabe Range (TR) und Wheeler Peak (WP)
302
Klimaökologische A1pekte in Gebirgen der südwestlichen USA
2 Klimagradienten und makroklimatische Raummuster
2.1 Temperatur
Die Charakterisierung der thermischen Verhältnisse erfolgt normalerweise in
Form von Isothermenkarten, wie sie in Abb. 2a am Beispiel der mittleren Jahrestemperatur vorliegt. Zwar spiegelt dieses Verfahren quasi-realistische Verhältnisse
wider, jedoch läßt sich nur schwer abschätzen, welche Regionen im großräumigen
Vergleich relativ zu warm oder zu kalt sind. Dies gilt vor allem für die Gebirge, die
im vorliegenden Kartenausschnitt im Westen ozeanisch und im Osten kontinental
geprägt sind. Hinzu kommt der planetarische Strahlungswandel, der eine relative
Erwärmung von Norden nach Süden erwarten läßt.
Für eine Interpretation der Vegetationsverteilung erweisen sich Residuenkarten
als zweckmäßiger, in denen die Wirkungen des Höhen- und Breitengradfaktors mit
Hilfe von Regressionsberechnungen eliminiert werden. Im vorliegenden Fall werden die Abweichungen der Januar-Minimumtemperaturen und der Juli-Maximumtemperaturen präsentiert, da derartige Temperaturextreme für das Vorkommen oder
Fehlen von Pflanzenarten viel entscheidender sind als Jahresmittel werte. So werden
am Beispiel der Januar-Minimumtemperaturen die relativ zu kalten bzw. zu warmen
Gebiete bestimmt, indem das Distanzmaß eines Ortes links oder rechts der Regressionsgeraden (Abb. 2c) der jeweiligen Lokalität auf der Karte zugewiesen wird
(Abb. 2b) (Interpolationsprogramm IDRISI).
Aufgrund dieses Verfahrens gilt die Sierra Nevada als wintermild; dagegen die
Beckenregion zwischen Wheeler Peak und Wasatch Mountains sowie vor allem das
w 122°
w 109°
N
42°
mittl. Temp.
D ooc
D 3
D 6
9
12
15
18
1111
1111
21
24
Datenbasis (1948 - 1995)
Abb. 2a: Mittlere Jahrestemperatur
303
Miclwel Rien, Thomus Spengler und Michael Richter
w 122'
W 109'
==---.
Temp.-Residuen
D
>-5 K
D-4
D-3
0-2
0-1
0
01
.. 2
.. 3
.. 4
•
>5
Regressionsanalyse: y = -0,006X+ 1, 7
Datenbasis (1948 - 1995)
Abb. 2b: Residuen der Januar-Minimumtemperatur
m
I
3500 ~
30001
2500
2000
1500
.
......
1
1000
500
..
... •
...: ·':
:.•.,1.• t
.!fl,)
..,,
Januar-Min- ~··
, Temperatur
ۥ'
Juli-Max-
,~
:~·· Tempera:ur.:~r·~ •
0
-20
-10
0
10
20
30
40
50'C
Abb. 2c: Höhengradienten der Lufttemperatur
Colorado-Plateau nördlich von Mo ab als winterkalt Bei der Interpolation auf Grundlage von 401 Stationen (NCDC-Summaries 1900-1995), die sich unterschiedlich
dicht über das Gebiet verteilen, treten die White Mountains als Gebirge mittlerer
Abkühlungsverhältnisse hervor. Auch erscheint nach Auslegung der Isolinien das
nach Süden geöffnete Owens Valley im Westen des Gebirgszuges etwas wärmer als
das Fish Lake Valley unmittelbar im Osten. Im Fall der Juli-Maxima zeigt sich das
Death Valley nicht nur in absoluter, sondern auch in relativer Hinsicht als ausgesprochener "hot spot". Dies geht auf Hitzestaus in der Beckenlage zurück. Im White
Mountains Gebiet bleibt im Sommer das Owens Valley relativ zu kühl, während sich
zum Fish Lake Valley hin mittlere Verhältnisse einstellen. Die Sierra Nevada und
304
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
W 109"
Temp.-Residuen
>-5K
D
D
D
D
.
-3
..
2
..
3
..
4
-
N
35°
-4
-2
-1
0
>5
.__~...._....................
Datenbasis (1948 - 1995)
Regressionsanalyse: y
= -0,004x+38
Abb. 2d: Residuen der Juli-Maximumtemperatur
W 109°
Temperaturamplituden
D
D
D
D
D
<25K
25-3o
3o-3s
35-4o
40-45
45-50
. . >50
N
35" '-----''---'-_...---'Datenbasis (1948- 1995)
Abb. 2e: Amplituden zwischen Januar-Minimum und Juli-Maximumtemperatur
auch der Westteil Kaliforniens bleiben etwas kühler in der insgesamt dennoch erhitzten Großregion.
Wenn sich die Westseite der Sierra Nevada sowie der äußerste Westen als wintermild und im Sommer relativ gemäßigt erweisen, so resultiert daraus in der Karte der
Amplituden zwischen den Absolutwerten eine geringe Jahresdifferenz (Abb. 2e).
Dieser hellen Fläche stehen die dunklen im kontinentalen Osten der Region gegen305
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
über, wo nördlich von Moab die Unterschiede zwischen der mittleren JanuarMinimumtemperatur und Juli-Maximumtemperatur bei 54 K liegen. Auf der ozeanischen Seite der Sierra Nevada beträgt der Analogwert nur 25 K, und im Bereich
der White Mountains wird mit 35 K bereits der thermische Übergang zum kontinentalen Wüstenklima der Great Basin Province vollzogen. Oder anders ausgedrückt:
Hier beginnt die Klimazone, in der sich Pflanzen zum Überleben auf beträchtliche
jahreszeitliche Temperaturdifferenzen einstellen müssen.
2.2 Niederschlag und Verdunstung
Neben der thermischen zeichnet sich der Bereich östlich der Sierra Nevada aber
auch durch eine hygrische Kontinentalität aus, die zumindest in den Beckenlagen eine
beträchtliche Aridität verursacht (Abb. 3a). Daß gerade der tiefste Punkt der USA,
das Death Valley, zugleich die trockenste Region bildet, deutet auch den Grund der
Regenarmut in den Tieflagen an: Zumindest tagsüber und in der warmen Jahreszeit
verdunstet ein erheblicher Teil der aus hochreichenden Cumuluswolken ausfallenden Niederschläge, bevor er den Boden eneicht. Somit erklären sich teilweise auch
die feuchten "Inseln" in der nördlichen Wasatch Range bis zum San Francisco Peak
nördlich von Flagstaff, handelt es sich doch um hochgelegene Stationen. W ahrscheinlich existieren noch mehr dieser "humid spots" in anderen Abschnitten der (Basin
and) Ranges; sie lassen sich jedoch mangels Daten zeitgleicher Erhebungsperioden
nicht festlegen (vorliegende Datenreihe: Stationen von 1948-1995).
Im Falle der Siena Nevada liegt eine deutliche Abweichung von den genannten
Regeln vor. Zwar trifft auch hier die in Abb. 4d skizzierte höhenwärtige Zunahme
w 109'
.lmlay
EI~(
s;,j~) (\ f.)")
• \
•
Escalante
Tonopa\
D
D
D
D
D
D
D
D
flll
flll
<100 mm/a
1oo-2oo
2oo-3oo
3oo-4oo
4oo-5oo
5oo-6oo
6oo-7oo
7oo-8oo
800-900
900-1 000
. . >1000
Las Vegas
•
N
35'
~------------------------------~~~~----~
Datenbasis (1948- 1995)
Abb. 3a: Mittlerer Jahresniederschlag
306
Klimaökologische Aspekle in Gebirgen der südwestlichen USA
der Jahresniederschläge zu, jedoch handelt es sich hier im Vergleich zu den weiter
östlich gelegenen Gebirgen um ein klares Winterregengebiet (Abb, 3b). Zyklonale
Frontalereignisse führen nur auf der Westseite und in den Hochlagen zu Jahressummen bis über 1 000 mm und reichlich Schneefall. Das Owens Valley befindet
sich hingegen in einer Leesituation mit Jahresmitteln unter 200 mm. Föhnwirkung
dürfte hier die Trockenheit, die für eine prägnante Asymmetrie der Vegetation verantwortlich ist, noch verstärken (PowELL & KLIEFORTH 1991).
D
D
D
D
D
<10mm
1o-3o
3o-so
so-7o
7o-9o
. . 90-110
. . 110-130
>130
Datenbasis (1948 · 1995)
Abb. 3b: Mittlerer Niederschlag im Januar
w t22'
w t09'
N
0<1mm
42'
lmlay
Chester
•
•
Salt Lake
City
• ··---
•
D
D
D
D
D
D
1-10
1o-2o
2o-3o
3o-4o
4o-so
>so
Moab
•
Escalante
•
Coalinga
N
35'
• Bakersfield
~------------------------------~~~~----~~
Datenbasis (1948- 1995)
Abb. 3c: Mittlerer Niederschlag im Juli
307
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
35~oj
I
3000
i
2500
i
2000
••
j ~~:,.!
1
•
1500
iOOO
500
0
•
8)
•
•
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.'• .• •
•
• •
t . . . .,
. : • ..• •
:
: ···
•
•.
. .·
t!t,~~t.. .,.,~~~~---500
1000
1500
2000 mm/a
Abb. 3d: Höhengradient des Niederschlags
Bereits in den Hochlagen der White Mountains nimmt der Anteil an konvektiven Sommerniederschlägen zu. Diese stammen aus zunächst advektiven Luftmassen vom Golf von Mexico, die nun zum Aufstieg gezwungen sind. Insbesondere die
Umgebung von Flagstaff profitiert von diesen Sommerregen (Abb. 3c), die für die
Wüsten- und Gebirgsvegetation äußerst wichtig sind: Der Ocotillo (Fouqueria
splendens) in der Sonora z.B. könnte ohne die Sommerregen nicht überleben, und
auch die Kakteen des Südwestens sind weitgehend hieran gebunden, da sie gelegentliche Sommerregen benötigen (ELLENBERG 1981). In Relation zu den Sommer- und
Winterregengebieten profitiert die Wasatch Range im Nordosten des Kartenausschnitts gleichermaßen von den winterlichen Frontalniederschlägen wie von den
sommerlichen Gewittern.
Der Negativpart im klimatischen Wasserhaushalt, die Verdunstung, ist ungleich
schwerer zu erfassen als der Niederschlag. Zwar besteht im Untersuchungsgebiet ein
Netz aus Class-A-Pans, jedoch führen diese Messungen nach JA UREGur et al. (1978)
aufgrund eines mikroklimatischen Oaseneffektes gerade in Trockengebieten zu
überhöhten Werten. Auch das physikalisch exaktere Berechnungsverfahren der potentiellen Verdunstung nach PENMAN (1948) erweist sich als unzweckmäßig, da
mehrere der hierzu erforderlichen Klimaparameter nur an wenigen Orten erfaßt werden. So findet hier die wesentlich einfachere von ScHMIEDECKEN ( 1978) abgewandelte
Methode nach PAPADAKIS (1966) Verwendung, die zumindest für meeresfernere
Regionen, wie den trockenen Südwesten der USA, eine enge Korrelation zum Verfahren nach PENMAN zeigt.
Naturgemäß sollten die trockensten Teilbereiche ein erhöhtes Wasserdampfsättigungsdefizit und damit ein hohes Verdunstungspotential besitzen. Überlagert
wird dieser Effekt durch die Windeinwirkung als Abkühlungsgröße, so daß in Gebirgen die höhenwärts abnehmende Temperatur als reduzierende Größe für die Verdunstung einer verschärfenden Wirkung des Windes und auch der direkten Strahlung gegenübersteht. Üblicherweise nimmt also in tropischen und subtropischen
Gebirgen die Verdunstungskraft mit zunehmender Höhe nicht wesentlich ab (HEN308
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
NlNG & HENNING 1981 ). Dies ist in der Jahresbilanz erst dann der Fall, wenn in Hochgebirgen eine längere Schneebedeckung an Bedeutung gewinnt und die veränderte
Energieumwandlung bei Sublimations- und Ablationsvorgängen, die Albedo- und
Bodenfenchte-Effekte sowie das veränderte Mikroklima zu einer verminderten potentiellen Verdunstung führen. Dies trifft für die recht schneereichen Gebirge im subtropischen Südwesten der USA durchaus zu.
Die Abb. 4a-d machen deutlich, daß die Verdunstungswerte höhenwärts abnehmen und sich die Sierra Nevada, die Salt Lake-Umgebung und der nördlich von
Flagstaff gelegene San Francisco Peak durch positive Wasserbilanzen auszeichnen.
Für die White Mountains gilt dies nur für die subalpinen und alpinen Lagen oberW122'
pot. Evaporation
N
42'
D
D
D
<200 mm/a
200
.
D
400
600
800
1000
1200
1400
>1400
Datenbasis (1948 - 1995)
pot. Evaporation: pV
= (7,5'(Etmax
Etmin-2))'0,7
Abb. 4a: Mittlere potentielle Jahresverdunstung
3000
50
100
150
200
250 mm/a
Abb. 4b: Höhengradienten der potentiellen Evaporation
309
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
halb 3 000 m. RICHTER & SeHRÖDER (1991) weisen in ihrer Berechnung für einen
Death Valley-Barcroft Höhengradienten nach, daß bis 2 100m, also bis etwa zur Untergrenze der Kiefern-Offenwälder, noch vollaride Verhältnisse henschen, in 3 000
m bereits eine Jahreshälfte als humid zu bezeichnen ist und in Bareroft bei knapp
500 mm Jahresniederschlag und nur wenig mehr als 200 mm potentieller Verdun-
w 122'
N-pV
D
D
D
D
< -1000 mm/a
-1ooo
-8oo
-6oo
-400
-200
0
Las Vegas
•
•
Coalinga
N
35'
••
L--------------------------------Datenbasis ( 1948 - 1995)
N-pV>O: Feuchteüberschuß; N-pV<O: Feuchtedefizit
Abb. 4c: Jahresfeuchtebilanz (Niederschlag-pot. Evaporation)
-T--T--T-
20
30
40%
---------9
\
3500
m
_ _ __l _ _
3000
---6
*
c
0
2
ClJ
'0
.E
:::l
2500
.!:
-1---
--1
2000
1500
Jahresniederschlag /
y = -200+8,93x
pot. Verdunstung
y = 4020-2,54x
I
1000
I
I
1
500
Sommerregenanteil
/
400
800
1200
1600 mm/a
Abb. 4d: Höhengradienten der Jahresniederschläge,
pot. Verdunstung und der Anzahl humider Monate
310
200
400
>400
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
stung bereits neun humide Monate vorliegen. Ein Beleg für diese positive Wasserhaushaltsbilanz findet sich im Vegetationsbild mit den dichten alpinen Rasen auf dem
Hochplateau bei 3 800 m zwischen Mount Bareroft und White Mountain Peak.
2.3 Die Bedeutung von Sommerregen für das Mikroklima in der Basin and
Range Province
In Abb. 4d ist eine weitere wichtige Variable eingetragen, die für den ariden
Bereich der (Basin and) Ranges von ökologischer Bedeutung ist, nämlich der prozentuale Anteil der Sommerregen. Im vorliegenden Fall des Höhenverlaufs zwischen
dem Death Valley und den White Mountains wird deutlich, daß in der Stufe der offenen Wälder zwischen 2 000 m und 3 500 m die sommerlichen Regenfälle auf rund
40% ansteigen, während sie in den trockeneren Lagen der Becken nur bei 20% liegen. Dieser Anstieg ist insofern bemerkenswert, da er nach Interpretation von Abb.
3c für die (Basin and) Ranges im Monat Juli höhere Niederschläge belegt als an der
im Jahresmittel weitaus feuchteren Westseite der Sierra Nevada.
Da der eigentlich aride Komplex östlich der Sierra Nevada gerade in den Hochlagen von dieser ökologischen Gunstsituation profitiert, bedarf sie noch einer kurzen genetischen Erklärung. Das West-Ost-Profil in Abb. 5 macht deutlich, daß die
Sierra Nevada eine wichtige Stellung als Klimascheide zwischen den pazifischfeuchtgemäßigten und den kontinental-trockenen Luftmassen einnimmt. Die Lage
der White-Inyo Mountains und der Panamint Range im Regenschatten der Sierra
Nevada geht aber nur aus der oberen Profilskizze für das Winterhalbjahr hervor. Die
zyklonal-advektiven Luftmassen führen dann auf der Ostseite, also vor allem im
Owens Valley, häufig zu Föhneffekten. Gelegentlich kann es auch zum Übergreifen der feuchten Luftmassen kommen, die den White Mountains Schnee bringen.
Im Sommerhalbjahr, das auf dem unteren Profilschema in Abb. 5 dargestellt ist,
bleibt dagegen die Sierra Nevada ausgesprochen trocken. Dies ist die Phase verstärkter Brandeinwirkung, der z.B. die Mammutbaumbestände im Westen ihre Vitalität
verdanken. Zeichnerisch etwas übertrieben, da nicht gerade extrem häufig, ist über
den White Mountains ein Sommergewitter eingetragen; es kann natürlich genausogut über der Panarnint Range eingezeichnet sein und spielt auch weiter im Osten eine
große Rolle, z.B. am San Francisco Peak (Abb. 3c). Gerade die Ostflanken der (Basin
and) Ranges profitieren von den zumeist vom Süden aus dem Golfvon Mexiko genährten Gewitterzellen. Unter diesen Vorgaben wird verständlich, weswegen die in
Abb. 6 dargestellte Wildrose Ranger Station in der Panamint Range, etwa 150 km
südöstlich von Bishop gelegen, schon ein leichtes Sommerregenmaximum aufweist
(Pfeil), das dem Owens Valley in gleicher Höhenlage um 1250 m fehlt. Bei der späteren Analyse der mikroklimatischen Messungen erklärt dieser Effekt auch die allgemein höheren Temperaturen und die geringere Feuchte in Bishop in Relation zum
Wild Rose Canyon.
311
Michael Rien, Thomm Spengler und Michael Richter
Nochmals zu betonen ist die Tatsache, daß die Hochstationen Crooked Creek
und Bareroft in den White Mountains in Relation zu Bishop sehr wohl ein ausgeprägtes Sekundärmaximum der Niederschläge im Juli/August aufweisen. Das Owens
Valley befindet sich in dieser Phase in einer offensichtlichen Lee-Position gegenüber den Luftmassen, die von Südosten her vom Golf von Mexiko einströmen. So
gesehen bildet das Owens V alley aus klimagenetischer Sicht aufgrund seiner doppelten Leelage eigentlich die trockenste Region im Südwesten der USA. Daß das
Death V alley absolut gesehen noch arid er ist, hängt dabei nur mit seiner sehr tiefen
Position zusammen, die von den verdunstenden Sommerregen nicht mehr erreicht
wird. Die Hochlagen der White Mountains weisen zwar in den Wintermonaten humide Verhältnisse auf (N-pV>O), die warme Vegetationsperiode zeichnet sich aber
trotz der Sommerregen durch ein Feuchtedefizit aus (N-p V <Ü). Für die Vegetationsentwicklung sollten sich also selbst in den Hochlagen kritische Voraussetzungen
ergeben.
Wintersituation:
Westliche Luftströmung feuchter pazifischer
Luftmassen mit advektiver Niederschlagsgenese
4000'
3000
2000-
1000
kalter Kalifornienstrom
Death Val!ey
Kondensation
Sommersituation:
Absinkende subtropische Luftmassen
absinkende Luftmassen
absinkende Luftmassen
4000
1
3000 !
1 1
I
t
2000-
1000
E
w(;?ebel. ------
IAmargosa
Coast
Om-
Range
Range
~---
kalter Kaliforn1enstrom
Death Valley
Abb. 5: Schematische Darstellung der vorherrschenden Luftströmungen, 37°N
(verändert nach ScHOENHE"RR 1995)
312
Klimaökologische A:,pekte in Gebirgen der südwestlichen USA
ß,srlop(1252mJ
WHdroseRS(1250m,
CroOKed CreeK (3093 m)
Bareroft (3801 mJ
.........
~{\\/
;;rv
4000m
3000
E
~
E
y
E 111
7
~2'
!
Jj
~
<!)
•
2000
~
1000
•
DEATH VALLEY
w
w
WHITE MOUNTAINS
E
Abb.6: Lage der Klimastationen und Mikroklima-Meßpunkte entlang des Profils
Death Valley-White Mountains
3 Mikroklimatische Detailstudien
3.1 Strahlung und Temperatur
Vor dem Hintergrund der Bedeutung der Sommenegen und auch der winterlichen Schneebedeckung für die Vegetation erscheint es nun angebracht, diese Faktoren in ihrem mikroklimatischeil Stellenwert näher zu untersuchen. Denn während
bislang die großräumigen Strukturen des Klimas nur auf Basis von Wetterstationsdaten erklärt wurden, so reagieren die Pflanzen ja tatsächlich viel stärker auf das Mikroklima. Hier henschen gerade im Gebirge viel extremere Verhältnisse vor, als es
die makroklimatischeil Studien zu erkennen geben.
Im Gegensatz zu den makroklimatischen Beobachtungen kann man in solchen
Fällen nur auf punktuelle und kurze exemplarische Vergleichsmessungen zurückgreifen, da langjähriges Datenmaterial nicht verfügbar ist. So beruhen die folgenden Ergebnisse auf monatlichen Meßkampagnen vom Früh- bis Spätsommer 1996,
die an den in Abb. 7 eingezeichneten Lokalitäten durchgeführt worden sind. Hierfür liegt ein aus zwei Teilstrecken zusammengesetztes Profil von Furnace Creek bis
Bareroft vor, um einen großen Höhengradienten zwischen -58 m und 3 800 m abzudecken. Zur V erknüpfung der Daten zwischen dem Death V alley und den White
313
Michael Rien, Thumas Spengler und Michael Richter
Mountains ist der Anschluß im 1 550 m-Niveau mit den Stationen Wild Rose- bzw.
Redding Canyon doppelt belegt.
Daß dieses Verfahren notwendig ist, ergibt sich beispielsweise aus den Meßergebnissen zur Globalstrahlung. Hier ist davon auszugehen, daß sich der Anteil der
diffusen Strahlung mit der Höhe zugunsten der direkten Strahlung verringert, da
NEV
0
CA
> 3000 m
0
Klimastatonen
E)
Meßstandorte MikroJma
0-1000
<0
- ...
=::::_:-111111.==-:
Maßstab - - : :
0
10
0
20
10
Abb. 7: Übersichtskarte der Death Valley-White Mountains Region
314
UT
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
Luftdichte und Streuung abnehmen. Speziell in ariden Gebirgen führt die sehr hohe
Staubanreicherung in den thermischen Tiefdruckkörpern bis zur Peplopause in ein
bis zwei Kilometern über Grund zum exponentiellen Strahlungszuwachs. Oberhalb
dieses Staubkörpers nimmt die Strahlung dann allmählich zu (Abb. 8a). In den vorliegenden Fällen des Death Valley und Owens Valley liegenjeweils getrennte Ausgangsniveaus vor, so daß nach Abb. 8b die Peplopause im ersten Fall bis etwa
1 500 m, im zweiten Fall bis ca. 2 800 m reicht. Der Strahlungszuwachs mit der Höhe
kann bei Teilbewölkung, wie sie im Untersuchungsgebiet häufig auftritt, durch zusätzliche Reflexion an Wolken noch gesteigert werden (BARRY 1992).
So konnte im Juni während eigener Messungen auf 3 000 man einem Schönwetteltag bei Annäherung einzelner Altocumuli ein Zuwachs gegenüber der Normalstrahlung um 124 W1m2 festgestellt werden. Mit dieser Steigerung von immerhin fast
10% wurden 1278 W/m2 erreicht, dies sind beachtliche 93% der Solarkonstanten
(1370 W/m 2). In den White Mountains treten bei optimalen Verhältnissen überproportionale Strahlungswerte auf, die wiederum maximale Oberflächentemperaturen
von über 70oC auf dunklem Substrat verursachen- Windstille vorausgesetzt (auf
hellem Substrat wurden in 2800 m Höhe immerhin noch 67oC erreicht). Außerdem
kommt es gerade aufgrundder besonderen Reflexionsverhältnisse durch die Bewölkung in den Hochlagen zu Strahlungsvariationen, die innerhalb von wenigen Minuten Änderungen der Oberflächentemperaturen bis zu 15 K bedingen. Daraus folgt,
daß sich die Vegetation in Hochgebirgen im allgemeinen und in den White Mountains im besonderen auf einen extremen mikroklimatischen Streß einstellen muß.
Dieser mikroklimatische Thermostreß spiegelt sich auch in den Tagesamplituden
der Oberflächentemperatur wider. Abb. 9a belegt, daß sie sich im Bareraft-Level auf
a)
Globalstrahlung
b) Globalstrahlung Mittel Mai-September
4000 m
3500
3000
2500
Staub
2000
1500
Peplopause
1000
Staub
500
0
Globalstrahlung ~
.........rfr+~~h-...,...,-+----~-.-i W/m'
900
950
1000
1050
t--.--~..--t-.
850
-500
Abb. 8: Höhenverlaufder Globalstrahlung entlang des Death Valley-White Mountains
Transektes: a) theoretischer Verlauf, b) Mittel der Meßwerte
315
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
a)
4000
Oberflächentemperaturen im Mittel
Mai-September
b)
m
-+--Min
3500
--+-- Max
Lufttemperaturen im Mittel
Mai-September
4000
--+-Min
--+-Max
3500
3000
3000
2500
2500
Bereich stark
ansteigender
Bodenfeuchte
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
oc
0
-10
-500
m
10
20
30
40
50
60
70
oc
0
10
80
20
30
40
50
60
-500
Abb. 9: Höhenverlauf der a) Obeiflächen- und b) Lufttemperatur entlang des
Death Valley- White Mountains Transektes
einen Mittelwert(!) von 50 K für den Zeitraum von Mai bis September belaufen,
während der Analogwert am Grund des Death Valley nur 33 K beträgt. An dieser
Gesetzmäßigkeit im Gebirge sind beide Extreme beteiligt, sowohl das Temperaturminimum aufgrund erhöhter Ausstrahlung, als auch das Temperaturmaximum aufgrund erhöhter Einstrahlung infolge der verringerten Lufttrübe (ein leicht anomaler
Bereich zwischen l 500 m und 3 000 m muß später in anderem Zusammenhang erklärt werden). Das Prinzip der erhöhten Temperaturamplituden an Oberflächen in
Hochgebirgen muß hier betont werden, da es für die in Kapitel2.1 behandelten Lufttemperaturen gerade nicht zutrifft. Dies geht aus Abb. 9b hervor, wo dieselbe
Ausgangssituation, nämlich die geringe Staubbelastung, dafür verantwortlich ist, daß
sich die Luft im tageszeitliehen Wandel weder stark erwärmt noch abkühlt.
Als Folgerung läßt sich zunächst festhalten, daß von den strahlungs-und mikrothermischen Voraussetzungen her die ökologischen Grundbedingungen für Pflanzenwuchs gerade in trockenen Gebirgen als wenig günstig zu bezeichnen sind. Es stellt
sich also die Frage, warum sich trotz dieses negativen Befundes die Vegetation in
den White Mountains als recht dicht und die Flora als artenreich erweist.
3.2 Bodenfeuchte
Die extremen thermischen Verhältnisse müssen sich nicht zwangsläufig auf den
ökologischen Wasserhaushalt auswirken. Zuvor wurde ja für das Untersuchungsgebiet positiv festgehalten, daß mit dem winterlichen Schneefall und den sommerlichen Konvektionsniederschlägen zwei Feuchtequellen zur Verfügung stehen. Theoretisch läßt sich hieraus ableiten, daß sich diese Situation auch mikroklimatisch aus316
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
a) Bodenfeuchte im Mittel Mai-September
4000
m
Bodenfeuchte Mai
b)
4000
3500
m
3500
3000
3000
2500
2500
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
-- -•-
-Mittel Mai- Sep
---M:--Mai
0
~~~~~~~~~~-4%
4
2
Bodenfeuchte Juni
4000
•
3000
3000
2000
- - -•- -- Mit1el Mai- Sep
---Juni
500
-- -•--- Mittel Mai- Sep
~r+~+-~--~~r-~--~~%
4
5
6
7
-----11------Juli
500
0
8
2
4
7
-500
-500
Bodenfeuchte August
e)
Bodenfeuchte September
f)
m
m
4000
3500
3500
~
3000
3000
........
2500
...........-~·
2000
1500
1500
-- -•--- Mit1el Mai- Sep
1000
500
-----11------August
~-r~~4-~~+--r~~~%
3
-500
1500
1000
1000
0
m
i
1500
2000
7
2500
.............
2000
2500
5
3500
......_.;
2500
4000
4
Bodenfeuchte Juli
d)
m
3500
0
2
-500
c)
4000
0
8
6
-500
4
5
7
-- -•--- Mittel Mai- Sep
1000
500
0
8
-----11------September
-hlo-~+-.----+~~,.....,r-.-~--~~%
2
4
7
8
-500
Abb. 10: Höhenverlauf der Bodenfeuchte entlang des Death Valley- White Mountains
Transektes: a) Mittelwert der Meßperiode und b)- f) Monatswerte
317
Michael Rien, Tlzomas Spengler und Michael Richrer
wirkt, indem ein erheblicher Teil des Bodenwassers in latente Energie überführt wird.
Dieses Phänomen der Verschiebung der sogenannten Bowenratio spielt im Untersuchungsgebiet jedoch keine sehr große Rolle, da es im Hochsommer zu den bereits
erwähnten starken Aufheizungen kommt. Trotz starker Oberflächenerhitzung trocknen die Böden nicht allzu rasch und stark aus. Hierzu trägt die Bodenstruktur bei;
die lehmigen Sande und sandigen Lehme, die entlang des gesamten Profils auftreten, zeichnen sich durch günstige Infiltrationsraten und für die Pflanzen günstige
Wasserhaltekapazitäten aus.
In den mittleren Bodenfeuchteverhältnissen von Mai bis September spiegelt sich
deutlich der Einfluß der ansteigenden Niederschläge im Höhenbereich über 2 000 m
wider (Abb. 1Oa). Im Mai lassen sich noch die Einflüsse der Schneeschmelze oberhalb
1500 m nachweisen, da die Feuchtewerte positiv vom Mittel abweichen (Abb. lOb).
Im Juni ist dieser Effekt schon weitgehend verschwunden, sieht man vom höchsten
Meßpunkt einmal ab (Abb. 10c); auch der Juli erweist sich als relativ defizitärer
Monat (Abb. 1Od). Der Input an Schneeschmelzfeuchte ist jetzt wegen extrem hoher Sublimationsraten bis zu 95% (BEATY 1975) und der vornehmliehen Entwässerung zur Ostflanke selbst im Umfeld von Aperflecken sehr gering. In dieser Phase
finden sich auch auf der untersuchten Westabdachung der White Mountains keine
Schneefelder mehr. Diese bleiben lediglich an der Ostflanke länger bestehen, wo im
Winter durch Verblasung und Verwirbelung größere Schneemengen in Gunstlagen
des Reliefs akkumuliert werden. Mit fortschreitender Gewitteraktivität im August,
die vor allem oberhalb ca. 2 000 m wirksam wird, stellt sich auf eben diesem Höhenbereich ein erneutes Feuchtemaximum ein (Abb. lüe). Erst oberhalb 3 000 m nimmt
die Bodenfeuchte bis zum September wieder ab (Abb. 10f).
Für die Waldzone zwischen 2000 m und 3 000 m stellt sich nur im Juni und Juli
eine Dürrephase ein, bevor die Verhältnisse im August wieder günstiger werden.
Letzeres dürfte ein Hauptgrund für die Ausbildung einer derart dichten Vegetation
sein. Aus Abb. 9a wird ersichtlich, daß es sich eben um jenen Bereich handelt, wo
aufgrundder stark ansteigenden Bodenfeuchte auch die Ausweitung der Oberflächentemperaturamplituden vorrübergehend abgemildert wird. Zu beachten ist aber, daß
sich die sommerlichen Konvektionsniederschläge durch eine sehr hohe raum-zeitliche Variabilität auszeichnen (während z.B. starke Regengüsse am 27. Juli 1996 im
Silver Canyon zu enormen Überflutungen führten, blieb der nur 10 km entfernte
Black Canyon weitgehend trocken). Die Vegetation muß folglich an extreme interund intraannuäre Variationen des Feuchtehaushaltes angepaßt sein.
3.3 Globaler Vergleich mit anderen Gebirgen in der subtropischen
Trockenzone
Die vorstehenden Ergebnisse weisen die Gebirgszüge der Basin and Range als
Typus aus, in dem die Sommerniederschläge für den relativ dichten Bewuchs in den
318
Klinwökologische Aspekte in Gebirgen der südvvestlichen USA
mittleren und hohen Lagen von besonderer Bedeutung sind. Im Vergleich mit der
extrem trockenen Hochatacama in Nordchile und dem feuchteren Karakorum in
Kaschmir nehmen die White Mountains eine Mittelstellung ein. Im Karakorum steigen die Niederschläge vom Talgrund bis auf das 4000 m-Niveau von ca. 100 mm
bis 800 mm an; in diesem Fall henschen in den Tieflagen ähnlich trockene Vegetationstypen mit Artemisia-Dominanz wie im Owens Valley vor, während zumindest an den Nordhängen dichte und dunkle Fichtenwälder deutlich feuchtere Verhältnisse als in Ostkalifornien anzeigen. Auch hier spielen Sommenegen eine große Rolle. Die Hochatacama ist ungleich trockener, wobei die Niederschläge von ca.
25mmim 2000 m-Niveau auf maximall 50 mm bei 4000 m Höhe ansteigen; hier
führt diese Situation im Sommenegengebiet zu einer maximalen Vegetationsdichte
von 40% mit Zwergsträuchern und Horstgräsern, während im Wintenegengebiet die
gleiche Niederschlagsmenge nur gerade für eine 2%ige Vegetationsbedeckung ausreicht (RICHTER, 1996).
Dieser Vergleich macht zwei wesentliche klimaökologische Kriterien für die
Basin and Range Province und damit auch für die White Mountains deutlich:
- Der mäßige höhenwärtige Anstieg der Niederschläge erlaubt die Ausbildung von
einer Halbwüste bis hin zu offenen Wäldern und dichten Rasen.
- Der Einfluß des Sommenegens ist trotz seiner raum-zeitlichen Variabilität und
seines etwas geringeren Anteils am Jahresniederschlag für die Existenz der
Wälder in den Trockengebieten von ausschlaggebender Bedeutung.
4 Höhenstufen und Raummuster der Vegetation
Nachdem die klimatischen Ausführungen auf eine klare Trennung zwischen dem
Komplex der Sierra Nevada und der Basin and Ranges hinauslaufen, sollte bei der
Vegetation eine entsprechende Differenzierung festzustellen sein. Ein weiterer
Wandel ist zwischen dem Westen und Osten der Great Basin Provinz zu erwarten,
da im gleichen Richtungssinne der Jahresniederschlag und der Sommenegenanteil
allmählich zunehmen. Bei dieser Betrachtung ist aber noch nicht berücksichtigt, daß
der klimatische Wandel von einem petrographischen zusätzlich überlagert wird. In
dieser Hinsicht ist von einem homogenen granitischen Block bei der Siena Nevada
auszugehen, während die einzelnen Ranges von Nevada bis Utah/Colorado eine recht
heterogene geologische Situation aus großenteils verschiedenen Sedimentgesteinen
vorgeben. In diesem Fall stände demnach eine einheitliche Vegetationsabfolge der
Sierra Nevada einer komplexen der Basin andRangesgegenüber also Verhältnisse, die den klimatischen Vorgaben eher entgegenlaufen. Es läßt sich nun die interessante Frage anschließen, welcher der beiden ökologischen Faktoren die Pflanzenwelt stärker prägt.
Ein zweckmäßiges Mittel zur Klärung dieser Beziehungen bilden Ähnlichkeitsanalysen. Nach MüLLER-DOMBOIS & ELLENBERG (1974) folgen Vegetationsunter319
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
wirkt, indem ein erheblicher Teil des Bodenwassers in latente Energie überführt wird.
Dieses Phänomen der Verschiebung der sogenannten Bowenratio spielt im Untersuchungsgebiet jedoch keine sehr große Rolle, da es im Hochsommer zu den bereits
erwähnten starken Aufheizungen kommt. Trotz starker Oberflächenerhitzung trocknen die Böden nicht allzu rasch und stark aus. Hierzu trägt die Bodenstruktur bei;
die lehmigen Sande und sandigen Lehme, die entlang des gesamten Profils auftreten, zeichnen sich durch günstige Infiltrationsraten und für die Pflanzen günstige
Wasserhaltekapazitäten aus.
In den mittleren Bodenfeuchteverhältnissen von Mai bis September spiegelt sich
deutlich der Einfluß der ansteigenden Niederschläge im Höhenbereich über 2 000 m
wider (Abb. lOa). Im Mai lassen sich noch die Einflüsse der Schneeschmelze oberhalb
1500 m nachweisen, da die Feuchtewerte positiv vom Mittel abweichen (Abb. lOb).
Im Juni ist dieser Effekt schon weitgehend verschwunden, sieht man vom höchsten
Meßpunkt einmal ab (Abb. 10c); auch der Juli erweist sich als relativ defizitärer
Monat (Abb. lüd). Der Input an Schneeschmelzfeuchte ist jetzt wegen extrem hoher Sublimationsraten bis zu 95% (BEATY 1975) und der vornehmliehen Entwässerung zur Ostflanke selbst im Umfeld von Aperflecken sehr gering. In dieser Phase
finden sich auch auf der untersuchten Westabdachung der White Mountains keine
Schneefelder mehr. Diese bleiben lediglich an der Ostf1anke länger bestehen, wo im
Winter durch V erblasung und V erwirbelung größere Schneemengen in Gunstlagen
des Reliefs akkumuliert werden. Mit fortschreitender Gewitteraktivität im August,
die vor allem oberhalb ca. 2 000 m wirksam wird, stellt sich auf eben diesem Höhenbereich ein erneutes Feuchtemaximum ein (Abb. 1Oe). Erst oberhalb 3 000 m nimmt
die Bodenfeuchte bis zum September wieder ab (Abb. 10f).
Für die Waldzone zwischen 2 000 m und 3 000 m stellt sich nur im Juni und Juli
eine Dürrephase ein, bevor die Verhältnisse im August wieder günstiger werden.
Letzeres dürfte ein Hauptgrund für die Ausbildung einer derart dichten Vegetation
sein. Aus Abb. 9a wird ersichtlich, daß es sich eben um jenen Bereich handelt, wo
aufgrundder stark ansteigenden Bodenfeuchte auch die Ausweitung der Oberf1ächentemperaturamplituden vorrübergehend abgemildert wird. Zu beachten ist aber, daß
sich die sommerlichen Konvektionsniederschläge durch eine sehr hohe raum-zeitliche Variabilität auszeichnen (während z.B. starke Regengüsse am 27. Juli 1996 im
Silver Canyon zu enormen ÜberHutungen führten, blieb der nur 10 km entfernte
Black Canyon weitgehend trocken). Die Vegetation muß folglich an extreme interund intraannuäre Variationen des Feuchtehaushaltes augepaßt sein.
3.3 Globaler Vergleich mit anderen Gebirgen in der subtropischen
Trockenzone
Die vorstehenden Ergebnisse weisen die Gebirgszüge der Basin and Range als
Typus aus, in dem die Sommerniederschläge für den relativ dichten Bewuchs in den
318
Klimoökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
mittleren und hohen Lagen von besonderer Bedeutung sind. Im Vergleich mit der
extrem trockenen Hochatacama in Nordchile und dem feuchteren Karakorum in
Kaschmir nehmen die White Mountains eine Mittelstellung ein. Im Karakorum steigen die Niederschläge vom Talgrund bis auf das 4000 m-Niveau von ca. 100 mm
bis 800 mm an; in diesem Fall herrschen in den Tieflagen ähnlich trockene Vegetationstypen mit Artemisia-Dominanz wie im Owens Valley vor, während zumindest an den Nordhängen dichte und dunkle Fichtenwälder deutlich feuchtere Verhältnisse als in Ostkalifornien anzeigen. Auch hier spielen Sommerregen eine große Rolle. Die Hochatacama ist ungleich trockener, wobei die Niederschläge von ca.
25 mm im 2 000 m-Niveau auf maximal 150 mm bei 4 000 m Höhe ansteigen; hier
führt diese Situation im Sommerregengebiet zu einer maximalen Vegetationsdichte
von 40% mit Zwergsträuchern und Horstgräsern, während im Winterregengebiet die
gleiche Niederschlagsmenge nur gerade für eine 2%ige Vegetationsbedeckung ausreicht (RICHTER, 1996).
Dieser Vergleich macht zwei wesentliche klimaökologische Kriterien für die
Basin and Range Province und damit auch für die White Mountains deutlich:
- Der mäßige höhenwärtige Anstieg der Niederschläge erlaubt die Ausbildung von
einer Halbwüste bis hin zu offenen Wäldern und dichten Rasen.
Der Einfluß des Sommerregens ist trotz seiner raum-zeitlichen Variabilität und
seines etwas geringeren Anteils am Jahresniederschlag für die Existenz der
Wälder in den Trockengebieten von ausschlaggebender Bedeutung.
4 Höhenstufen und Raummuster der Vegetation
Nachdem die klimatischen Ausführungen auf eine klare Trennung zwischen dem
Komplex der Sierra Nevada und der Basin and Ranges hinauslaufen, sollte bei der
Vegetation eine entsprechende Differenzierung festzustellen sein. Ein weiterer
Wandel ist zwischen dem Westen und Osten der Great Basin Provinz zu erwarten,
da im gleichen Richtungssinne der Jahresniederschlag und der Sommerregenanteil
allmählich zunehmen. Bei dieser Betrachtung ist aber noch nicht berücksichtigt, daß
der klimatische Wandel von einem petrographischen zusätzlich überlagert wird. In
dieser Hinsicht ist von einem homogenen granirischen Block bei der Sierra Nevada
auszugehen, während die einzelnen Ranges von Nevada bis Utah/Colorado eine recht
heterogene geologische Situation aus großenteils verschiedenen Sedimentgesteinen
vorgeben. In diesem Fall stände demnach eine einheitliche Vegetationsabfolge der
Sierra Nevada einer komplexen der Basin andRangesgegenüber also Verhältnisse, die den klimatischen Vorgaben eher entgegenlaufen. Es läßt sich nun die interessante Frage anschließen, welcher der beiden ökologischen Faktoren die Pflanzenwelt stärker prägt.
Ein zweckmäßiges Mittel zur Klärung dieser Beziehungen bilden Ähnlichkeitsanalysen. Nach MüLLER-DoMBOIS & ELLENBERG (1974) folgen Vegetationsunter319
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
suchungen der Annahme, daß sich unter ähnlichen Standortverhältnissen auch ähnliche Arten- und Formenkombinationen finden. Im vorliegendem Fall beruhen die
im Gelände erhobenen Daten auf floristischen, pflanzenmorphologischen und strukturellen Angaben. Hierfür liegen 250 Vegetationsaufnahmen aus der Sierra Nevada, den White Mountains, der Toiyabe Range und dem Wheeler Peak vor, um den
West-Ost-Wandel herauszuarbeiten. Die Erhebungen, die für die White Mountains
exemplarisch in Tab.! vorgestellt werden, beruhen auf den gleichen Aufnahmemethoden und Flächengrößen, wobei sich die Höhendistanzen zwischen denjeweiligen Lokalitäten auf maximal 150 Höhenmeter belaufen. Da die Untersuchungen
auf Ähnlichkeitsanalysen und somit auf möglichst exakte statistische Beurteilungen
ausgerichtet sind, liegen vor Ort erfaßte Prozentwerte der Artendeckung vor. Die
Flächengrößen betragen 10 mal 10m, da für Vergleichsberechnungen eine Festlegung auf unterschiedlich große Minimumareale unzweckmäßig ist. Es liegen möglichst naturnahe Standorte zugrunde; azonale Vegetationstypen wie z.B. Pappel- oder
Weidenauen bleiben bewußt unberücksichtigt. Die Ergebnisse der Toiyabe Range
werden hier nicht vorgestellt, da als erstes Resultat bereits festzuhalten ist, daß kein
großer Unterschied zu den White Mountains besteht.
4.1 Floristische Ähnlichkeit und Höhenstufen
Bei der Analyse der Sierra Nevada als westlichem Saum des Untersuchungsgebiets stellt sich eine deutliche Differenzierung der Vegetation zwischen Luv- und
Leeseite heraus (Abb. lla). Naturgemäß betrifft dies vor allem die unteren Höhenstufen, die auf der trockenen Ostseite durch eine relativ einheitliche Abfolge von der
Strauchsteppe zum montanen Offenwald gekennzeichnet wird. Die Westseite erweist
sich dagegen im gleichen Höhenbereich als heterogener, da sich das Artenpotential
vom submontanen Mischwald bis zum subalpinen Nadelwald stärker verändert. Nur
in den Kammiagen sind die Höhenstufen beider Expositionen analog, da hier die
feuchten Luftmassen des Westens auf die Ostseite übergreifen.
Die Trennung zwischen West- und Ostseite kommt im Falle der Sierra Nevada
auch im Clusterdiagramm der Ähnlichkeitsanalysen in Abb. 11 b deutlich zum Ausdruck. Hier kann man feststellen, daß sich die westlichen Aufnahmestandorte weitgehend auf den linken Abbildungsteil konzentrieren und die östlichen auf den rechten. Wären die Expositionsunterschiede gering und die Höhenstufen auf der Westund Ostseite ähnlich, käme diese Trennung nicht klar zum Ausdruck (vgl. unten,
Abb. 12b). Das aufgezeigte Bild der pflanzengeographischen Heterogenität in der
Sierra Nevada läßt sich auch in dem Ähnlichkeitsdiagramm in Abb. llc wiederfinden. In den unteren Höhenlagen ist die Übereinstimmung zwischen den verschiedenen Expositionen gering, in den Kammlagen steigt sie deutlich an.
Eine ganz andere Situation spiegeln die Höhenstufen in den White Mountains
wider. Sie sind hier auf beiden Seitentrotz unterschiedlicher petrographischer Vor320
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
w
E
4250-
--4250
4000-
-4000
3750-
-3750
3500
-3500
3250-
-3250
3000-
-3000
2750-
-2750
2500 --
2250-
-2250
2000--
-2000
1750-
1750
1500-
-1500
1250-
-1250
a)
Festuca brachyphyllaErigeron pygmaeus
Gemeinschaft
Pmus albicau!isPenstemon heterodoxus
Gemeinschaft
Pinus albicau!isPenstemon newberryi
Gemeinschaft
Juniperus o.ccidentalisArtemisia tndentata
Gemeinschaft
Pinus jeffreyiCastanopsis sempervirens
Gemeinschaft
Abies concolorLonicera conjugalis
Gemeinschaft
Pinus monophylla·
Artemisia tridentata
Gemeinschaft
Pinus ponderosaArctostaphylos patula
Gemeinschaft
Purshia tridentataArtemisia tridentata
Gemeinschaft
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0
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M~
4000
3500
3000
2500
2000
c)
20
40
60
80%
Ähnlichkeit W-E- Exposition
Abb. 11: Ähnlichkeitsanalyse der Sierra Ne vada. Dem Vegetationsprofil (a) liegen die im Dendrogramm der floristischen Ähnlichkeit (b) dargestellten Bezüge zugrunde. Ein Vergleich beider Expositionen ist in ( c) dargestellt.
321
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
Photo 1: Blick auf die Mount- Whitney-Gruppe der Sierra Nevada (Ostflanke). Deutlich zu
erkennen ist die doppelte Waldgrenze
gaben nahezu identisch (Abb. 12a). Die im Profil aufgezeichnete klare vertikale
Abfolge ergibt sich aus der Ähnlichkeitsanalyse im Dendrogramm (Abb. 12b), wo
die Aufnahmen der West- und Ostseite in den einzelnen Höhenniveaus paarweise
nebeneinander auftreten, also nicht wie im Falle der Sierra Nevada eine Trennung
zwischen beiden Seiten vorliegt. Die hohe floristische Ähnlichkeit beider Expositionen in den White Mountains läßt sich auch in der den Untersuchungen zugrunde
liegenden pflanzensoziologischen Tabelle erkennen, wo der Artenbesatz der Westund Osthänge für verschiedene Höhenlagen weitgehend identisch ist (Tab. 1, reduzierter Datensatz: 50 % der Arten sind aufgeführt, jedoch alle in die Berechnung
einbezogen). Darüber hinaus läßt sich feststellen, daß vom Talgrund bis zur Obergrenze des Kiefern-Wacholder-Offenwaldes in etwa 2 800 m Höhe die Vegetation
mit derjenigen der Ostseite der Sierra Nevada nahezu übereinstimmt (vgl. Abb. lla
mit Abb. 12a). Der gemeinsame prägende Faktor ist in diesem Fall eindeutig die überlagemde Aridität. Erst von der hochmontanen Strauchstufe an, die sich in den White
Mountains als sogenannte "balds" zwischen einen unteren und oberen Offenwald
schieben, zeichnet sich eine recht deutliche Veränderung mit wenig Bezügen zur Sierra Nevada ab.
Hierin läßt sich nun der prägende Einfluß des Sommerregens erkennen, der der
Sierra Nevada weitgehend fehlt: Dort bleibt zum Beispiel die für die White Mountains so bezeichnende Bristlecone Pine (Pinus longaeva) des oberhalb der Strauch322
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südvvest!ichen USA
w
4250
4000-3750-
3500-
3250
27502500-
2250-
1750-
1500-
Poa !ettermanniiErlgeron vagus
Gemeinschaft
Leptodacty!on pungensFestuca brachyphyl!a
Gemeinschaft
Artemisia rothrockii Ribes cereum
Gemeinschaft
Pinus longaevaPinus flexilis
Gemeinschhaft
Artemisia tridentataChrysothamnus viscidiflorus
Gemeinschaft
Pinus monophyllaJuniperus osteosperma
Gemeinschaft
Artemisia tridentataChrysothamnus nauseosus
Gemeinschaft
Atriplex contertifoliaGrayia spinosa
Gemeinschaft
a)
0
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3000
2500
2000
1500
c)
20
40
60
Ahnliehkeil W-E- Exposition
80
%
Abb. 12: Ähnlichkeitsanalyse der White Mountains. Dem Vegetationsprofil (a) liegen die im
Denäragramm der floristischen Ähnlichkeit (b)
dargestellten Bezüge zugrunde. Ein Vergleich
beider Expositionen ist in (c) dargestellt.
323
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
Tab. 1:
Pt1anzensoziologische Liste der White Mountains (artenreduziert) mit Angaben zu
Lebensformen
1 1 1 1 1 1
1 1 1 2
3 4 4 5 6
7 9 9 0
0 0 5 5
0 0 5 5 0 0 5
Höhe (Westflanke):
Phloxcondensata
Cn
Engerenvagus
Potent;lla drummond11
G
G
Festuca brachyphyl:a
gH
Astragalus kentrophyta
Poarup1cola
Enogonum grac1hpes
Ch
Enogonum ovalifolium var. nJVale
Ch
Leptodactylon pungens
Ch
Chrysothamnus parry1
Artem1smrothrocku
Ch
A1bes cereum
Lesquerella k1ngu
Lomaliumfoemculaceumssp.macdouga!ii
Erigeron clokey1
Arenana kmg11 ssp. compacta
Pmusllex11is
2 2
1 2
8 5
2
2
5
2
5
0
2
5
2
8
0
2
0
3
2
5
3 3
2 4
5 0
0
3
6
0
3 3
7 7
0 5
3
9
0
4
0
5
1
1
.2
.214.1
.1
.1
.1
.2 .2
2 2 .2
1- 2.2 .4
Ch
1 2
1 .2 .1 .4
2
4
1-312
2
1 .1 .1
G
Ch
mesPh
1
.11-
1
1
1 1-1-
1
.2
.1 .1
Lmanthusnuttall11
Enogonum ovalifolium var. ovalltollum
Ch
.1
Ch
1
1
Stipa comata
Enogonum cesp1tosum
gH
Ch
Chamaebatlaria millefollum
Enogonum rosense
Ch
.1 .2 .1
1
1 .1
2.1
.2 .2
n Ph
.2
n Ph
Ch
.2 .2 .1
1 1
H
."1
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G
Koelenamacrantha
gH
Lupmuspalmen
Leptodactylon pungens ssp. hall!!
Ch
.I
Ch
Poasecunda
Senec1o mult1lobus
gH
Purshlatndentata
Echmocerustnglochldlatus
Astragalus inyoens1s
n Ph
.1
.1
.1
Succ
.1
.1
mesPh
m1Ph
Ephedravmd1s
Artem1s1a tndentata
n Ph
n Ph
Sphaeralcea ambigua
Enastrum spars1f10rum
T
I
1
.1
1
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2
1.2 .1
.1
I
2
2 1- 1-
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2 1· 2 .4
.4 .1 2.4 .4 .2
.2
.1 I
.1 .2
2 4 .4 4
1+ 4 1.,. 1
1+ .2 1
n Ph
Ericamena coopen
Chrysothamnusnauseosus
2
2
.1
P1nusmonophylla
Jumperus osteosperma
.1
1
Chaenact1s douglas11
Cryptantha conlertilolla
.4
.1 .2
Ch
.1
1-.2 .1 .1
.2 1- .2 1+
1 1·
.1 .2
H
Engeron aphanact1s
Enogonum deftexum
1 1
Ch
.4
H
.4 .4 .2 .4
2 .2
.1 1.1 2
.1
.2 .2.1 .I
1
n Ph
Cuscuta salina var. apoda
p
lepldiumfremontll
M1rabllis alipes
Ch
Calycoserisparry1
Mentzeliaalbicaulis
1 I
Bromustectorum
Ephedra nevadens1s
n Ph
Menodoraspinescens
Tetradym1a axillans
Ch
.1
n Ph
.2 .4 .2 1· .2
Bromusrubens
Enogonumn1dulanum
n Ph
T
Chonzantheng1da
Enogonummflatum
T
Gray1aspmosa
Atnplexconfertlfoha
n Ph
.1
.1
.1 1
1
n Ph
1 1 .1 .1
.4
Stephanomeriapauclflora
Ch
1 .1
.4
.2
.2 I
.1 1
T
KraschenmnlkOVJalanata
1
.1 1
1 .1 .1 1
.2 .2 .2
2 1
2 3 .2 1 1- .2 3 1+ .4
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.2
1 .4 .1 2 4
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.1
1 .2
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1.1 1
T
Ch
Ch
.2
2
.4
4
.1 .1
.1
.1 .1 .1
1
.1 2
1 .1
.
324
3
1
.1
.1
1
Chaenactlsstev1o1des
Oxythecaperloliata
Xytorh1za tort1folia
3
1
5
.2 .4
n Ph
Ch
Psorothamnus arborescens
1
5
H
mesPh
Ch
Artem1S1a arbuscula ssp. nova
Castillejachromosa
3
i
0
H
Artem1s1a arbusculassp. arbuscula
Symphoricarpos long1florus
ChrysothamnusviSCidlllorus
Cryptanthaflavoculata
Lomatium foen1culatum ssp. 11mbnatum
3
0
4
gH
Arab1sinyoens1s
Arenarm kmgil
Pmuslongaeva
2
0
5
.1
I
-----~~---·.
- - - -
1+
.2
.1
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
4
3
4
1
4
3
3
9
3
7
0
0
0 0
0 0
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2 2 2
1 1 2.1
.1 1
2 4 4
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0
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0
0
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3
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0
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6
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0
2
2
6
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2 2
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2
2
1
2
0
0
8
5
7
5
0
1
Potenliila drummond11
4
.2
1
2 3 2
1
Höhe (Ostflanke):
0
Festucabrachyphylla
Astragaluskentrophyta
1
2
2
2 .2
3
1
0
0
4
2 1- .4
1
1
.1
1
Ch
Poa ruptcola
Enogonum grac11ipes
Ch
Enogonum ovaiifolium var. r1vale
Ch
Leptodactylon pungens
Ch
Chrysothamnusparry,
Ch
n Ph
1 .1
1
H
1 .1
G
Lomat1um foemcuiaceum ssp. macdougaliJ
Engeronclokeyl
Ch
Arenanaking11ssp.compac<a
4
mesPh
2 2
mesPh
: Ch
I( H
1
2
Artemis1a rothrock11
A1bes cereum
Lesquereiia kinQII
Pmusllexllis
Pmus longaeva
ArtemJSJa arbuscula ssp. arbuscula
Arabisinyoens1s
Ch
Arenarmkmg11
1
4
1
Ch
Lmanthusnuttall11
.1
.1
1
Ch
Enogonum oval1folium var. ovalifolium
gH
St1pacomata
1 .1
Ch
2.1
c Ph
Ch
c Ph
Ch
2 2 2
1 .2 .1
1
1
Eriogonumcesp1tosum
Chamaebat1aria millefolium
Enogonum rosense
Symphoricarpos longillorus
ChrysothamnusvJscJdiflorus
Cryptantha flavoculata
Lomat1um foeniculatum ssp !Jmbnatum
1 .1
.111
1
1
1
1 gH
2
1
1
ICh
2
: Ch
gH
1
1· 2
1
Koelena macrantha
Lupmus palmeri
Leptodactylon pungens ssp. hallli
Poa secunda
SenecJomultllobus
4 1'
n Ph
.1
PurshJa tndentata
Echinocerustnglochldlatus
AstragalusmyoensJs
.1
1+ 3
2
6
5
2
1 .2 .2
3 1- .4 4 4
1
1
1
Chaenac!JsdouglasJJ
Cryptantha contertJfolia
1
2 2 1 1 1
4 4 .2 .4 4
4
2 1 i+ 4
4 1- 1- 1-
Pmus monophylla
Jumperus osteosperma
Ephedra vind1s
2 1
ArtemJSiatndentata
.2
1
1
2
1
.1
Encameria coopen
Chrysothamnusnauseosus
2
1 1
Sphaeralcea amb1gua
1
EnastrumsparsJllorum
1
Engeren aphanact1s
1
1
Enogonum deflexum
Artem1sia arbuscula ssp. nova
Cas!JIIeja chromosa
Psorothamnus arborescens
Cuscuta salina var. apoda
Lepid1um fremon!JJ
MJrabJilsallpes
Calycoserisparry1
1
1
.2
4
MentzeliaalbJcauiJs
Bromustectorum
1
1 .1
2 4
1
1
Ephedra nevadens1s
2
Menodora spinescens
2
2
Tetradym1a ax1llans
1
1
1
1
Bromusrubens
Enogonum mdulanum
Chorizanthe ng1da
Enogonum mflatum
2.4 .2 .1
Grayiasptnosa
Atriplex conlertJ!OIIa
.1
1
ChaenactJsstevioJdes
OxythecaperfoiJata
Xylorh1za tortifolia
Krascheninmkov~alanata
Stephanomena pauclflora
325
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
Photo 2: White Mountains; substratabhängige Ausbildung unterschiedlicher
Vegetationstypen (3400 m)
stufe folgenden subalpinen Waldgürtels ebenso wie die bis 3 700 m reichende
Wermutart Artemisia rothrockii aus. Im Vergleich zur Sierra Nevada und zum
Wheeler Peak sind nochmals die soeben erwähnten "balds" hervorzuheben, die an
vielen anderen Ranges in Nevada, Idaho, Utah und Arizona ebenfalls anzutreffen sind
(VENZKE 1985). Sie sind keinesfalls klimatisch zu erklären, also etwa durch ein lokales Niederschlagsdefizit, und auch nicht petrographisch, da sie in allen Fällen ein
ähnliches Höhenniveau einnehmen. Es handelt sich vielmehr um ein Phänomen der
"unbesetzten Nische", das RICHTER (1996) zum Beispiel vom nördlichen Tien Shan
beschreibt. Der Hintergrund hierfür ist florenhistorischer Natur, da sich dieser Höhenbereich klimaökologisch durchaus für Baumwuchs eignet, jedoch für Baumarten die
in der Region (noch) fehlen (Hintergründe für dieses in Zentralasien gleichfalls auftretende Phänomen vgl. AoANCHANJANC 1980).
Am Wheeler Peak als drittem Beispiel (Abb. 13a) zeigt sich erneut eine Ähnlichkeit in der semiariden Fußstufe und in dem montanen Kiefern-Wacholder-Offenwald mit den Verhältnissen in den White Mountains und der östlichen Abdachung
der Sierra Nevada. Es fällt aber auf, daß der montane Offenwald bereits bei 2 500 m
von einerneuen Waldgesellschaft abgelöst wird, die feuchtere Verhältnisse ankündigt. Ähnlich wie an der Westseite der Sierra Nevada tritt hier wieder die Weißtaune (Abies concolor) aufund ersetzt die "balds", bevor noch weiter oben mit der Fichte
(Picea engelmannii) die rasch steigende Humidität endgültig offensichtlich wird.
Insgesamt bleiben aber die Höhenstufen noch klar ausgebildet, zeigen also keine
326
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
w
4000
E
-4000
~
~-
-3750
37503500---
-3250
3250
3000-
-2750
2750-
2500-2250
2250-
-2000
1750
1500-
Geum rossiiPoa cusickil
Gemeinschaft
Populus tremuloidesPicea engelmannii
Gemeinschaft
Artemisia tridentataChrysothamnus nauseosus
Gemeinschaft
Ribes montagineum-
Cercocarpus ledifoiJusAbies concolor
Gemeinschaft
Atnplex confertifoliaGrayia spinosa
Gemeinschaft
Juniperus commums
Gemeinschaft
Pinus monophyllaJuniperus osteosperma
Gemeinschaft
Picea engelmannJiPinus flexilis
Gemeinschaft
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4000
m
3500
3000
2500
2000
c)
20
40
Ähnlichkeit W-E- Exposition
Abb. 13: Ähnlichkeitsanalyse des Wheeler Peak.
Dem Vegetationsprofil (a) liegen die im Dendrogramm der floristischen Ähnlichkeit (b) dargestellten Bezüge zugrunde. Ein Vergleich beider Expositionen ist in ( c) dargestellt.
327
Michael Rien, Tlzomas Spengler und Michael Richter
Photo 3: Wheeler Peak; subalpiner Nadel- und Mischwald mit Pappeln als brandbedingte
Vorhölzer (hellere Waldbereiche)
deutlichen Expositionsunterschiede (Abb. 13 b). Nur an der oberen Waldgrenze findet
sich an der Ostseite mit Juniperus communis wieder eine Asymmetrie; ihre Lage
könnte topoklimatisch bedingt sein, da die Westseite in den Hochlagen von Starkwinden beeinflußt wird und diese Vorkommen im Aufwuchs behindert werden.
Hierfür spricht auch die Tatsache, daß die unterhalb auftretenden Waldstufen auf der
Ostseite etwas höher hinaufreichen als auf der Westseite.
Die möglichen Unterschiede der Windwirkung könnten auch den Kurvenverlauf
in Abb. 13c erklären, wo insbesondere die Hochlagen eine geringere Ähnlichkeit in
der Vegetation zwischen beiden Expositionen aufweisen als die Tieflagen. Zu überprüfen bleibt allerdings auch der petrologische Faktor als Einflußgröße, da auf der
Westseite Kalke vorherrschen und auf der Ostseite Granite. Wenn man allerdings
die Artenbesätze der gemeinsamen Pflanzengemeinschaften auf der West- und Ostseite miteinander und nicht die jeweiligen Höhenniveaus vergleicht, so lassen sich
deutlichere Übereinstimmungen feststellen. Hier tritt nun ein anderer Typus an
Expositionsunterschieden auf, nämlich jener der "geneigten" oder "positionsverschobenen" Höhenstufung, wohingegen die Sierra Nevada durch "floristische"
oder "syntaxonomische" Expositionsunterschiede gekennzeichnet wird.
Ein abschließender Vergleich der drei Gebirge (Abb. 14) belegt eine deutliche
syntaxonomische Trennung des Sierra Nevada- und des Wheeler Peak- Komplexes.
Beide zusammen sind im übenegionalen Dendrogramm aber über eine noch höhere
328
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
Sierra Nevada
montan
(Westhang)
subalpin
alpin
montan
(Osthang)
subalpin
montan
alpin
montan
subalpin
intermontane Strauchsteppe
Abb. 14: Dendrogramm derfloristischen Ähnlichkeit aller Gebirge
Brücke großer Unähnlichkeit von den White Mountains abgeschieden. Letztere nehmen auf der rechten Hälfte des Ähnlichkeitsdiagrammes mit dem dunkelgrau unterlegten Bereich eine isolierte Position ein. Einzig in den tieferen Lagen der Strauchsteppe mit Artemisia tridentata gibt es Beziehungen zu den anderen beiden Gebirgen, wobei in diesem Fall der Wheeler Peak den White Mountains näher steht als
die Sierra Nevada. Diese Ähnlichkeit geht auf die gemeinsame Trockenheit zurück,
könnte jedoch durch Beweidungseinflüsse noch verstärkt sein. Als Fazit stellt sich
heraus, daß in den Hochlagen die erhöhte Humidität die Gemeinsamkeiten zwischen
Wheeler Peak und Sierra Nevada erklären, in den Tieflagen dagegen die erhöhte
Aridität die Gemeinsamkeiten zwischen Wheeler Peak und White Mountains.
4.2 Pflanzenmorphologische und strukturelle Merkmale
Eine weitere Möglichkeit, die Bezüge zwischen Klima und Vegetation im trokkenen Südwesten der USA zu interpretieren, bietet die Analyse der Lebensformenspektren. Hier werden in Abb. 15 in Reihenfolge einjährige Therophyten und
Geophyten mit Zwiebeln unterschieden, weiterhin Kräuter bzw. Gräser als Hemikryptophyten sowie Zwergsträucher als Chamaephyten ausgewiesen und unterschiedlich große Holzpflanzen in Nano-, Mikro- und Makro-Phanerophyten eingeteilt. In
den Diagrammen erscheinen alle Lebensformen in Säulen übereinandergestellt, so
daß auch die Gesamtdeckungsgrade als Erklärungsmerkmal herangezogen werden
können.
Die Lebensformenanalysen lassen sich ziemlich leicht interpretieren. Hier fällt
zunächst auf, daß die feuchte Westseite der Sierra Nevada die höchsten Deckungswerte und auch die höchsten Anteile an Meso- und Makro-Phanerophyten aufweist.
Es wird aber auch deutlich, daß auf der Westseite des Wheeler Peaks (Abb. l5c) in
Höhenlagen zwischen 2 750 m und 3 250m bezüglich des Baumwuchses ganz ähnliche oder gar günstigere Verhältnisse herrschen als im feuchten Abschnitt der Sierra. Dies deutet erneut darauf hin, daß die Hochlagen dieser östlichen Range in ihren
329
Michael Rien, Thomas Spengler und Michael Richter
(a)
110
WEST
~
'
90
..
~::::::
100
f::::::
ß.8El
I
80
70
"'c
0
~
0
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Therophyten
~~·
Chamaephyten
-
Geophyten
L-~---'
~~
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cespitose Hemikryptophyten
Nanophanerophyten
Mikrophanerophyten
Meso- & Makrophanerophyten
graminoide Hemikryptophyten
...,
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60
Abb. 15: Lebensformenspektren und Deckung entlang der Höhe. Sierra Nevada (a), White
Mountains (b), Wheeler Peak (c)
330
Klimaökologische Aspekte in Gebirgen der südwestlichen USA
Humiditätsvorgaben eher jenen der Sierra Nevada als denen der White Mountains
entsprechen. Bei den White Mountains fällt wiederum auf, daß, abgesehen von ihrer insgesamt offeneren und baumärmeren Vegetation, die Westseite offensichtlich
gegenüber der Ostseite in hygrischer Hinsicht etwas benachteiligt ist: Die Ostabdachung zeichnet sich durch eine höhere Gesamtdeckung aus, allerdings auch
durch einen geringeren Baumanteil, wobei die "balds" im 3 000 m-Niveau deutlich
hervorstechen. Diese expositionsbedingten Abweichungen in der Deckung, die deutlicher als am Wheeler Peak sind, könnten wiederum einen Hinweis auf eine unterschiedliche Wasserversorgung liefern.
Zum ersten läßt sich leicht vorstellen, daß die Ostseite von den sommerlichen
Gewittern aus der Richtung des Golfes von Mexiko und von Kalifornien stärker berührt wird als die Westseite. Ein weiterer Sachverhalt wird bei Berücksichtigung der
geologischen Verhältnisse deutlich. Die White Mountains weisen eine Asymmetrie
der Hangneigungsverhältnisse mit einer flacheren Abdachung auf der Ostseite auf.
Verluste der Bodenfeuchte durch Interflow dürften hier geringer sein als auf der
W estseite, so daß die Vegetation nach Regenfällen länger von einer günstigeren
bodenhydrologischen Situation profitieren dürfte. Weiterhin ist auch denkbar, daß
zum Owens V alley hin erhöhte Wasserverluste durch die vorwiegend steilstehende
Lagerung der Gesteine mit senkrechten Klüften zustande kommen (vgl. hierzu RICHTER 1996, dort Abb. 21). Daß die geologischen Verhältnisse die Vegetation mitprägen, läßt sich in den White Mountains zumindest in zwei Gemeinschaften eindeutig
belegen. Die Vorkommen der Bristlecone-Offenwälder beschränken sich auf kalkige und dolomitische Standorte, wohingegen über sandigem und quarzitischem Substrat Strauchformationen dominieren. MoREFIELD ( 1988) sieht darin einen Ausdruck
der Wirkungsgefüge aus Reflexionsverhalten und Feuchteangebot bzw. Mineralzusammensetzung und NährstoffverfügbarkeiL
5 Schlußbetrachtung
Die vorliegende Arbeit macht deutlich, daß im trockenen Südwesten mit der
Phytoindikation eine gute Möglichkeit der Klimainterpretation gegeben ist. Sie bietet sich in diesem menschenarmen Gebiet insofern an, als auf Grund der mangelhaften Datengrundlage ohne ein kostenaufwendiges Netz an Wetterstationen keine genauere Raumkennzeichnung möglich ist. Solche V erfahren können in anderen Gebieten der Erde, in denen noch weniger Dateninformationen vorliegen, dazu beitragen, eine nützliche Planungsgrundlage beispielsweise für eine weidewirtschaftliche
Inwertsetzung oder auch für die Ausschöpfung an Wasserreserven zu erstellen, so
etwa in den zentralasiatischen Trockengebieten (RICHTER 1997). In diesem Zusammenhang sei auf die Mountain Agenda 21 Artikel 13 von Rio 1992 hingewiesen, in
der die Bedeutung von Hochgebirgen als "Wassertürme" gerade für aride Vorländer
besonders betont wird (MESSERLI & lvEs 1997). Um in solchen Regionen entsprechende Evaluationen durchführen zu können, ist es erforderlich, in Ländern wie den USA
331
Michael Rien, Tlwmas Spengler und Michael Richter
mit Gebieten, die logistisch und infrastrukturell weitaus leichter zu bearbeiten sind,
methodische Erfahrungen zu sammeln und Konzepte zu entwickeln. Daß im vorliegenden Fall neben diesem ursprünglichen Vorhaben auch noch einige prinzipiell und
regional neue Erkenntnisse gesammelt wurden, darf als ein angenehmes Nebenprodukt erachtet werden, das sich bei der Anwendung eines neuen Verfahrens oftmals
ergibt.
Zusammenfassung
Die klimatische Stellung der White Mountains wird auf Grundlage von Klimamessungen an 401 Stationen mit Hilfe von Relationsberechnungen und Methoden
der Phytoindikation präzisiert. Bei recht deutlichen thermischen Gegensätzen zwischen Kalifornien und den Basin andRangesnehmen die White Mountains eine Zwischenstellung ein. In hygrischer Hinsicht sind sie bereits dem ariden Typus mitTendenz zu stärkerer Sommenegenaktivität zuzuordnen. Der thermische "hot spot" liegt
eindeutig im Death Valley, der hygrische "driest spot" befindet sich aufgrund einer
doppelten Leelage bei relativer Betrachtung (Wasserbilanz auf Höhe bezogen) im
Owens V alley.
Die klimatische Differenzierung zwischen der feuchten kaliforniseben und der
trockeneren Basin and Range Province spiegelt sich vor allem in den collinen und
montanen Stufen bis etwa 2 750 m wider. In den subalpinen und alpinen Stufen weisen die Sierra Nevada und der Wheeler Peak als Eckpfeiler des West-Ost-Profils aufgrund der gemeinsamen humiden Verhältnisse Ähnlichkeiten auf, während die White
Mountains (und die Toiyabe Range) als Vertreter der Basin and Range durch eine
relativ eigenständige Vegetation gekennzeichnet sind. Dabei unterliegen die drei
Gebirge jeweils einem eigenen Expositionstypus:
White Mountains:
keine Expositionsunterschiede als Ausdruck homogener Klimavorgaben (vgl. Abb. 12)
Wheeler Peak:
wechselnde Expositionsunterschiede aufgrund von Verschiebungen der gleichen Höhenstufen als Ausdruck eines regionalen Klimawandels (vgl. Abb. 13)
Siena Nevada:
prinzipielle Expositionsunterschiede aufgrund zweier verschiedener Floren als Ausdruck einer Trennung zweier Klimaregime
(vgl.Abb.ll)
332
Klimaökologische Aöpekte in Gebirgen der südwestlichen USA
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j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
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