Hide metadata

dc.date.accessioned2014-02-06T12:00:23Z
dc.date.available2014-02-06T12:00:23Z
dc.date.issued2012en_US
dc.date.submitted2013-01-16en_US
dc.identifier.citationEl Haj El Tahir, Majduline. Variability, causes and implications of soil moisture for land degradation and vegetation regeneration in Sudan. Doktoravhandling, University of Oslo, 2012en_US
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10852/34400
dc.description.abstractSudan har vært utsatt for flere år med degredasjon av vegetasjonen og er rammet av klimaendringer som har ført til fatale konsekvenser for Sudans skjøre økonomi og livene til landets 41 millioner mennesker. Vegetasjons- og markvannsrelasjoner beskriver de ulike vegetasjonstypemønstre som forekommer i landet. Naturlig regenerering av Sudans vegetasjon er den eneste mulige løsningen for å bekjempe degredasjonen, noe som vil bidra til landets økonomiske og sosiale stabilitet. I lys av disse fakta søker denne avhandlingen å forstå de fysiske forholdene som påvirker vegetasjonsregenerering ved å studere sammenhengene mellom markvann, erosjon og noen av de viktigste elementene i den hydrologiske syklusen, nemlig fordampning, temperatur og nedbør. Undersøkelser av markvann og dets klimatiske avhengigheter er sjeldent i Sudan, spesielt på den grundige måten som er presentert i dette studiet. Disse resultatene har viktige matsikkerhetsimplikasjoner, samt informasjon om relevans for landbruksutvikling, miljøvern og vannressursplanlegging. I den første fasen av dette studiet ble det søkt å evaluere den romlige fordelingen av jorderosjon som en av konsekvensene av jordforringelse. Videre utgjør dette en alvorlig miljø og sosioøkonomisk trussel mot miljøet og menneskeheten. Den utviklede erosjonsmodellen bruker data fra multispektral Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) og Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) produkter fra mars og desember 2006 samt en Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Digital Elevation Model. Resultatene tillot identifisering av eroderte raviner og påfølgende estimering av eroderte områder. Elvesystem og skråninger, fremfor aspekt og høyde, er identifisert som de viktigste naturlige faktorer for erosjon i regionen til den Blå Nilen. Den andre fasen i dette studiet konsentrerte seg om å vurdere fordampning som en direkte refleksjon av dynamikken i markvann og dermed vegetasjonsregenerasjon. Både potensiell og faktisk fordampning varierer fra dag til dag og har en sesongmessig syklus som bestemmer gradene av vegetativ vekst og vannbehov. Denne avhandlingen sammenligner blant annet tre metoder for estimering av daglig, faktisk fordampning i den Blå Nilen. Metodene er fjernmåling ved hjelp av satellittbasert Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) modell samt Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellittdata, den modifiserte Thornthwaite vannbalansenmetoden, og komplementær-forholdmetoden. En sekvens av romlige distribusjonskart av en sesongs faktiske fordampning blir produsert. Fra kartene ble det konkludert med at i den tørre årstiden er det romlige fordelingsmønsteret bestemt av plassering, aspekt, arealbruk og bruken av vanningsanlegg. I den våte sesongen fulgte det romlige fordelingsmønsteret nedbørsfordelingen. Det sesongmessige mønsteret av faktisk fordampning er et resultat av den kombinerte effekten av nedbør og markvann. De sesongmessige mønstre av månedlig markvann fulgte de av den månedlige nedbøren, men med omtrent en måneds forsinkelse i fasen. Den tredje fasen var rettet mot en bedre forståelse av markvannsvariabiliteten som en grunnleggende faktor for vegetasjon regenerering i perioden 1965-2005. NCEP /NCAR og PERC reanalysedata brukes til å studere den generelle trenden, og til å forstå markvann, temperatur og nedbørsrelasjoner ved hjelp av Mann Kendall testen og geografisk vektet regresjon. En tørke indeksen brukes til ytterligere å forstå tørre og våte variasjoner i form av vegetasjonsregenerering etterspørselen. Resultatene viste at det er avtagende trender for markvann på et årlig og sesongmessige nivå og at trenden er svakere i den tørre årstiden (november-april) enn den våte sesongen (mai-oktober). Den langsiktige gjennomsnitts tørkeindeksen blir påvirket av den rapporterte nedgangen i nedbøren i løpet av 1965-1985.nor
dc.description.abstractSudan suffers from years of vegetation degradation and is also hit by climate change which has fatal consequences on its fragile economy and the lives of its 41 million people. The vegetation-soil moisture relationships describe the various vegetation patterns which occur in the country. Natural regeneration of Sudan’s vegetation remains the only possible solution for combating this degradation and ultimately contributing to the country’s economic and social stability. In light of these facts the current thesis tries to understand the physical circumstances that impact vegetation regeneration via studying the connections between soil water, erosion and some of the main elements of the hydrological cycle, namely evapotranspiration, temperature and rainfall. The studies of soil moisture and its climatic associations in Sudan are rare especially in the thorough way that is presented here. These results have important food security implications, informing agricultural development, environmental conservation, and water resource planning. The first stage of this research sought to evaluate the spatial distribution of soil erosion as one of the implications of soil degradation which poses a serious environmental and socioeconomic threat to the environment and to mankind. The developed erosion model used multispectral Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) products from March and December 2006 plus a Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) digital elevation model. The results allowed the identification of erosion gullies and subsequent estimation of eroded area. River flow network and slope are identified as more important natural factors, in causing erosion in the Blue Nile region than aspect and elevation. The second stage concentrated on evaluating evapotranspiration as a direct reflection of the dynamics of soil moisture and hence vegetation regeneration. Both potential and actual evapotranspiration vary from day to day and have a seasonal cycle that determines the rates of vegetative growth and water stress. This thesis, among other, compares three methods for the estimation of daily actual evapotranspiration in Blue Nile. The methods are the remote sensing using the satellite based Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) model with Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite data, the modified Thornthwaite water balance method, and the complementary relationship method. A sequence of spatial distribution maps of seasonal actual evapotranspiration are produced. From the maps it was concluded that in the dry season, the spatial distribution pattern is determined by the location, aspect, land use and irrigation activities. In the wet season, the spatial distribution pattern followed that of the rainfall distribution. The seasonal patterns of actual evapotranspiration are a result of the combined effect of rainfall and soil moisture. The seasonal patterns of monthly soil moisture followed those of the monthly rainfall, but with about one month delay in the phase. The third stage aimed at better understanding the soil moisture variability as a fundamental factor for vegetation regeneration during the period 1965-2005. NCEP/NCAR and PERC reanalysis data are used to study the general trend and to understand the soil moisture, temperature and rainfall relations using Mann Kendall test and geographically weighted regression. To further understand dry and wet variations in terms of regeneration demand, the aridity index is used. The results showed that there are decreasing trends of soil moisture on an annual and seasonal level and that the trend is less dramatic or weaker in the dry season (November-April) than the wet season (May- October). The long-term average of aridity index is affected by the reported decline in rainfall during 1965-1985.eng
dc.language.isoengen_US
dc.relation.haspartPaper I M. El Haj Tahir, A. Kääb, and C.-Y. Xu (2010). Identification and mapping of soil erosion areas in the Blue Nile, Eastern Sudan using multispectral ASTER and MODIS satellite data and the SRTM elevation model Hydrology and Earth Systems Science, V14, nr 7, pp 1167–1178. Creative Commons Attribution 3.0 License. http://dx.doi.org/10.5194/hess-14-1167-2010
dc.relation.haspartPaper II El Tahir, M., Wenzhong, W., Xu, C., Youjing, Z., and Singh, V. (2012). Comparison of methods for estimation of regional actual evapotranspiration in data scarce regions: The Blue Nile region-Eastern Sudan. Journal of Hydrologic Engineering, v17, nr 4, pp 578–589. The paper is removed from the thesis in DUO due to publisher restrictions. The published version is available at:http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000429
dc.relation.haspartPaper III M. El Haj El Tahir, C-Y Xu, Zengxin Zhang (2012). Soil moisture characteristics and implication for vegetation regeneration in Sudan during the period 1965-2005. Submitted to Journal of Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. The paper is removed from the thesis in DUO due to publisher restrictions.
dc.relation.haspartPaper IV Chong-Yu Xu, Qiang Zhang, M. El Hag El Tahir, Zengxin Zhang (2010) Statistical properties of the temperature, relative humidity, and net solar radiation in the Blue Nile-eastern Sudan region. Journal of Theoretical and Applied Climatology, V101, nr 3-4, pp 397-409. The paper is removed from the thesis in DUO due to publisher restrictions. The published version is available at:http://dx.doi.org/10.1007/s00704-009-0225-7
dc.relation.haspartPaper V Zengxin Zhang, Chong-Yu Xu, Majduline El-Haj El-Tahir, Jianrong Cao, V. P. Singh (2012) Spatial and temporal variation of precipitation in Sudan and their possible causes during 1948-2005. Stochastic Environment and Risk Analysis, 26(3): 429–441. Published Open Access with Springer Open Choice. http://dx.doi.org/10.1007/s00477-011-0512-6
dc.relation.urihttp://dx.doi.org/10.5194/hess-14-1167-2010
dc.relation.urihttp://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000429
dc.relation.urihttp://dx.doi.org/10.1007/s00704-009-0225-7
dc.relation.urihttp://dx.doi.org/10.1007/s00477-011-0512-6
dc.titleVariability, causes and implications of soil moisture for land degradation and vegetation regeneration in Sudanen_US
dc.typeDoctoral thesisen_US
dc.date.updated2014-02-05en_US
dc.creator.authorEl Haj El Tahir, Majdulineen_US
dc.subject.nsiVDP::450en_US
cristin.unitcode152200en_US
cristin.unitnameGeofagen_US
dc.identifier.bibliographiccitationinfo:ofi/fmt:kev:mtx:ctx&ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&rft.au=El Haj El Tahir, Majduline&rft.title=Variability, causes and implications of soil moisture for land degradation and vegetation regeneration in Sudan&rft.inst=University of Oslo&rft.date=2012&rft.degree=Doktoravhandlingen_US
dc.identifier.urnURN:NBN:no-33148en_US
dc.type.documentDoktoravhandlingen_US
dc.identifier.duo175261en_US
dc.contributor.supervisorChong-Yu Xu, Andreas Kääben_US
dc.identifier.fulltextFulltext https://www.duo.uio.no/bitstream/handle/10852/34400/1/dravhandling-eltahir.pdf


Files in this item

Appears in the following Collection

Hide metadata