A model for predicting mangrove forest dynamics under variable environmental conditions – A Case study of the Estuary of Dongnai – Saigon River system, Vietnam

Nguyen, Hoang Anh

It is well-known that the mangrove ecosystems play important roles in coastal regions by their functions including, inter alia, supplying food and fuel wood for humans and natural protection against natural hazards. Moreover mangrove ecosystems have become one of the key factors in the context of global change and is thus becoming increasingly important. However, mangrove management is quite a difficult undertaking because of its geographic conditions and its complex bio-geological processes. Mathematical models that simulate the underlying processes governing the growth of mangrove in dependence of environmental factors such as salinity or elevation are effective tools for supporting the mangrove ecosystem management. In this thesis, an ecological model to simulate the development of mangrove attributes under influences of environmental factors is developed and applied to CanGio Mangrove Biosphere Reserve in Vietnam. This model includes two levels of scale: individual level and landscape level. Major results obtained in the thesis include: An ecological model for simulating the dynamics of mangroves, developed in MATLAB environment and applied to the CanGio Mangrove forest located on the estuary of Dongnai-Saigon River system, Vietnam - A procedure of applying hierarchy theory for estimating parameters for the model - A procedure of applying spatial point statistics to generate artificial data to add into the data set for parameter estimation - An up-scaling approach from the lower scale model (individual based) to a higher scale model (landscape model) - Simulation studies on the effect of sea level rise on mangrove dynamics.

Mangroven-Ökosysteme erfüllen wichtige Funktionen in Küstenregionen, wie die Bereitstellung von Lebensmitteln und Brennholz und den natürlichen Schutz vor Naturgefahren. Im Kontext des globalen Wandels kommt den Mangrovenökosystemen daher eine große Bedeutung zu. Management von Mangrovenökosystemen ist extrem schwierig bedingt durch die speziellen geographischen Verhältnisse und durch ihre komplexen bio-geologischen Prozesse. Mathematische Modelle, die in der Lage sind das Wachstum von Mangroven in Abhängigkeit von Umweltfaktoren wie Salzgehalt oder Geländehöhe zu simulieren, sind wirksame Instrumente zur Unterstützung des Mangroven Ökosystem-Managements. In dieser Arbeit wird ein ökologisches Modell zur Entwicklung von Mangrovenwäldern unter dem Einfluss von Umweltfaktoren entwickelt und auf das CanGio Mangrove Biosphärenreservat in Vietnam angewendet. Dieses Modell verfügt über zwei Skalenebenen: individuelle Ebene und Landschaftsebene. Wichtige Ergebnisse der Dissertation sind - Bereitstellung eines Modells zur Simulation der Dynamik von Mangrovenwäldern, implementiert in eine MATLAB-Umgebung, und seine Anwendung auf das CanGio DongNai-Saigon Ästuars in Vietnam - Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Schätzung der Parameter für das Modell unter Anwendung der Hierarchietheorie - Anwendung räumlicher stochastischer Prozesse auf die Simulation von Koordinaten individueller Bäume in einer Parzelle bei gegebener Anzahl zur Erzeugung plausibler Datensätze für die Parameterschätzung - Entwicklung eines Ansatzes zur Hochskalierung von Individuen basierten Modellen auf die Ebene der Landschaftsmodelle. - Durchführung von Simulationsstudien zur Analyse der Auswirkungen des Anstiegs des Meeresspiegels auf Mangroven Dynamik.

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Nguyen, Hoang Anh: A model for predicting mangrove forest dynamics under variable environmental conditions – A Case study of the Estuary of Dongnai – Saigon River system, Vietnam. 2011.

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