Prof. Dr. Nikolaus Kuhn

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Person

Biographie

Nikolaus „Klaus“ Kuhn ist gebürtiger Eifeler und hat 1996 an der Universität Trier ein Diplom in Angewandter Physischer Geographie abgeschlossen. Von 1996 bis 2000 promovierte er an der University of Toronto, Kanada, zum Thema Niederschlagsmuster und Bodenerodibilität“. Der Promotion folgte ein Jahr als Postdoctoral Fellow an der Hebrew University Jerusalem und Forschung zum Thema „Landschaftsentwicklung und Niederschlagseigenschaften in den Zin Valley Badlands im nördlichen Negev“. Im Januar 2002 begann Klaus Kuhn seine akademische Dozententätigkeit in der School of Geography an der Clark University als Visiting Assistant Professor. Dem folgte von 2003 bis 2006 eine Festanstellung als Lecturer of Geography an der University of Exeter in Grossbrittanien. Seit 2007 ist er als Honorar Professor mit der Universität Exeter affiliiert.

Forschung

Globaler Umweltwandel stellt die Physiogeographie vor neue Herausforderungen und Forschungsaufgaben. Konzeptionelle Modelle dynamischer Gleichgewichte innerhalb von hydrologischen oder geomorphologischen Systemen bedürfen einer Überprüfung ihrer Anwendbarkeit auf Situationen, die durch ständigen Wandel der externen Kontrollfaktoren, der Prozess-abläufe innerhalb der sogenannten Response Units und der damit einhergehenden Folgen für die Systemeigenschaften geprägt sind. Die physiogeographische Forschung in Basel widmet sich daher der Interaktion zwischen Klima und Erdoberfläche, insbesondere der Folgen von Klima- und Landnutzungswandel für Oberflächenprozesse, deren räumliche Muster und der Vorhersage für zukünftige Umweltbedingungen. Derzeit liegen drei Schwerpunkte der Forschung in den Bereichen Kohlenstoffdynamik von Bodenoberflächen, Transitional Environments und der Entwicklung von Tools zur Abschätzung von durch den Umweltwandel hervorgerufenen Naturgefahren mit Hilfe von Geographischen Informations-systemen.

Transitional Environments

Der Bereich Physiogeographie und Umweltwandel steht in der Basler Tradition der Landschaftsökologieforschung. Schwerpunkte liegen in den Bereichen Ökohydrologie und Ökogeomorphologie. Feldarbeit findet neben der Region derzeit in China, Israel, Italien, Kanada und Spanien statt. Kernelemente der Forschung liegen im Erfassen von Response Units, deren internen Prozessabläufen und den Mustern von Abfluss und Erosion innerhalb hydrologischer und geomor-phologischer Systeme. In einem zweiten Schritt wird die Sensibilität der untersuchten Systeme gegenüber Klima- und Landnutzungswandel mit Hilfe eines Index der Transitionalität bewertet. Transitionalität bezeichnet die relative Bedeutung von Umweltwandel für die Funktion eines Response Units. Hohe Transitionalität herrscht dann vor, wenn Klima- oder Landnutzungswandel einen quasi permanenten Zustand der Eigenschaften und dem Prozessgefüge eines Response Units herbeiführen. Dementsprechend sind in Systemen mit hoher Transitionalität Prognosen über deren zukünftiges Verhalten stark eingeschränkt. Die Basler Forschung umfasst daher auch die Entwicklung von Konzepten zur Modellierung von Landschaften in Transition.

Kohlenstoffdynamik von Bodenoberflächen

Tropfenschlag, Verschlämmung und flächenhafte Bodenabspülung erfassen etwa zwei bis fünf Millimeter von Ackerböden. Diese Oberflächenprozesse erfassen mineralische und organische Bodensubstanzen auf unterschiedliche Weise. Insbe-sondere organisches Material wird bevorzugt mobilisiert und damit der Mineralisierung an der Bodenoberfläche ausgesetzt. Art und Rate von Oberflächenprozessen und damit deren Einfluss auf Bodenkohlenstoff werden stark von Niederschlags-eigenschaften und Temperaturen beeinflusst, und somit sensibel insbesondere reagieren gegenüber dem Klimawandel. Der in der von Oberflächenprozessen erfassten Bodenschicht enthaltene organische Kohlenstoff entspricht etwa fünf bis zehn Prozent des jährlichen Kohlenstoffaustausches zwischen terrestrischen Ökosystemen und Atmosphäre. Die experimentelle Erforschung der Kohlenstoffdynamik an der Bodenoberfläche hat deren potentielle Bedeutung für den globalen Kohlen-stoffkreislauf identifiziert. Ziel der Forschung in Basel ist eine quantitative Analyse der Rolle von Oberflächenprozessen innerhalb des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Erste Schritte liegen in der Überprüfung der Laborergebnisse im Feld, gefolgt von der Entwicklung eines Modells zur Beschreibung der Kohlenstoffdynamik an der Bodenoberfläche.

GIS, Naturgefahren und Klimawandel

Geographische Informationssysteme (GIS) stellen eine ideale Plattform für die Erforschung der Folgen von Klima- und Land-nutzungswandel auf Prozessgefüge und Landschaftssysteme dar. Neben räumlichen Daten können prozess-spezifische Datenschichten erstellt und beispielsweise in Erosions- und Abflussmodelle integriert werden. Die bisherige Forschung im Bereich GIS hat sich v. a. mit der Multi-Criteria Evaluation von Erosionsrisiko und Abflusskonnektivität in Situationen mit geringer Datendichte befasst. Ausserdem wurde mit dem RUNOFF Modul ein prozess-basiertes Abflussmodell für das IDRSI Softwarepaket entwickelt. Neben angewandter Forschung im Bereich Hydrologie, insbesondere der Risikobewertung von Abfluss und Erosion, aber auch Dürren, beschäftigt sich die GIS-Forschung in Basel mit der Bewertung von Transitionalität in Landschaftssystemen. Ein Vergleich von Oberflächeneigenschaften mit Prozessraten ermöglicht die Bewertung von Transitionalität, deren räumliche Muster und die Vorhersage möglicher Folgen für die Interaktion von Response Units, beispielsweise im Bereich Abflusskonnektivität. Ein weiterer Vorteil von Geographischen Informationssystemen für die Umweltmodellierung liegt in der Kombination von direkt gemessenen Prozessraten mit fernerkundlich erfassten Daten. Dies ermöglicht es, Prozesse direkt räumlich verteilt zu simulieren, ohne dabei beispiels-weise auf Abflussdaten zurückgreifen zu müssen. Diese Vorgehensweise umgeht zum einen die für Zukunftsprognosen notwendige Extrapolation von empirischen Zusammenhängen, zum anderen schafft sie auch einen direkteren Bezug der Landnutzer zu den Folgen ihrer Aktivitäten für Abfluss, Erosion und Ertrag.

Lehre

An der Universität von Basel:
Geomorphologie und Stoffkreisläufe

An der University of Exeter:
Undergraduate modules
Earth System
First Year Field Class to Dartmoor

Processes in Physical Geography
Physical Geography Practice
Physical Geography Field Class (Canada and Iceland)
Environmental Geology
Postgraduate modules
Environmental Reconstruction
Environmental Change
Masters field class to Germany on Multifunctional Landscapes

Frühere Lehraufträge

Exeter:
Environment and Development
Physical Geography Research Training
NERC Postgraduate Research Training

Clark University:
Lecture: Environmental Geology
Lecture and Lab exercises: Introduction to Physical Geography
Soil Erosion: field and lab seminar on measurement and assessment

Konferenzbeiträge

Liste

Leitung oder Ko-Leitung von Konferenzsessions

Liste

Aktuelle Publikationen

Caviezel, ChatrinaHunziker, Matthias; Kuhn, Nikolaus J.: Green alder encroachment in the European Alps: The need for analyzing the spread of a native-invasive species across spatial data, in: CATENA 159, 2017, S. 149-158.
Hunziker, MatthiasCaviezel, Chatrina; Kuhn, Nikolaus J.: Shrub encroachment by green alder on subalpine pastures: Changes in mineral soil organic carbon characteristics, in: CATENA 157, 2017, S. 35-46. URL
Hu, Yaxian; Kuhn, Nikolaus J: Erosion-induced exposure of SOC to mineralization in aggregated sediment, in: Catena, 2016, S. 517-525.

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