Gully-Erosion in agro-industriell genutzten Landschaften zwischen Hohem und Anti-Atlas
Final Report Abstract
Das deutsch-marokkanische Forschungsprojekt AGASouss untersuchte von 2010-2014 die aktuelle Gully-Erosionsgefährdung in agro-industriell genutzten Landschaften zwischen Hohem und Anti- Atlas. Dafür wurden experimentelle Daten zur aktuellen Geomorphodynamik und großmaßstäbige Fernerkundungsdaten mit UAV auf verschiedenen Maßstabsebenen erhoben und zusammengeführt. Gebiete mit hoher Gully-Erosionsdichte und -risiko konnten identifiziert und die Prozessdynamik, welche im Einzugsgebiet Gully-Bildung begünstigt, quantifiziert werden. Deutlicher als erwartet zeigen die Ergebnisse, dass Gullys in agro-industriell genutzten Flächen besonders dynamisch auf planierten Feldern entstehen und wachsen. Sie stellen eine ernste Bedrohung für die nachhaltige Nutzung der hochwertigen Agrumen- und Gemüseanbauflächen dar. Hierbei sind die Prozesse der Verschlämmung und Verkrustung gegenüber den sonst häufig beobachteten Faktoren Hangneigung und Landbedeckung die dominierenden Schlüsselfaktoren: Die spezifischen physikalischen Bodenkrusten, welche die planierten Flächen oft zu 100% bedecken, vermindern das Infiltrationsvermögen, generieren hohe Oberflächenabflüsse und führen so zu unerwartet hohen Gully- Wachstumsraten. Auf planierten Flächen sind Krusten mit Plattenstruktur und Vesikeln zu finden und wasserstauende Unterbodenhorizonte zu beobachten. Hier konnten Oberflächenabflusskoeffizienten bis zu 79 % gemessen werden. Krusten mit Einzelkorn- und Aggregatstrukturgefüge sowie biogene Krusten kommen auf älteren Brachflächen vor. Niederschlagswasser kann durch aufgebrochene Krustenoberflächen und Trockenrisse anfänglich gut infiltrieren, im späteren Verlauf des Ereignisses stellt sich jedoch ein gesteigerter Oberflächenabfluss ein. Insgesamt sind die Abflusswerte in nicht planierten Flächen mit durchschnittlich 41,7 % hoch, auf planierten Flächen steigt dieser Wert jedoch auf 56,8 %. Die Bodenabträge sind auf planierten Flächen sogar um das 3,5-fache höher. Die Entwicklung der Gully-Systeme in den einzelnen Testgebieten wurde mittels eines UAV (unmanned aerial vehicle) fernerkundlich auf verschiedenen Maßstabsebenen dokumentiert. Die photogrammetrisch/GIS-technische Auswertung der großmaßstäbigen Luftbilder, ergänzt durch Satellitenbildauswertung und terrestrische photogrammetrische Aufnahmen, konnte bestätigen, dass Planierungsmaßnahmen die bei weitem größte Rolle für die Steuerung der Gully-Entwicklung spielen. Es zeigt sich, dass „ungestörte“ Gully-Systeme in Angrenzung an traditionelle Trockenfeldbauflächen über lange Zeiträume keine bzw. sehr schwache Entwicklungsraten aufweisen, nach der Zuschüttung und Planierung aber in kurzer Zeit wieder aufreißen. Deutlich stärker noch ist der erosionsverstärkende Einfluss der Planierungsmaßnahmen an den agro-industriell geprägten Standorten. Bei allen Gully- Systemen führt die Zuschüttung und Planierung zur unmittelbaren Wiedereinschneidung in das alte Gully-System mit teils dramatisch hohen Austragsraten. Bis zu 306 t ha^-1 a^-1, bezogen auf das Gully- Einzugsgebiet, konnten hier gemessen werden. Die Planierungsspuren selbst haben im Folgenden einen deutlich steuernden Einfluss auf das räumliche Abflussmuster und die lineare Einschneidung des Gully-nahen Rillen- und Rinnennetzwerks. Für die großräumige Kartierung von Gully-Erosionsflächen auf der Überblicks-Maßstabsebene wurde ein objekt-orientiertes (OBIA-) Klassifikationsverfahren entwickelt, welches von Gully-Erosion betroffene Gebiete rein auf hochauflösenden optischen Satellitenbildern detektiert und somit eine Landformenkartierung auf Grundlage von 2D- anstelle der üblicheren, aber schlechter verfügbaren 3D-Daten vornimmt. Der auf der Basis von UAV-Bildern entwickelte und dann für den gröberen Maßstab des Satellitenbildes adaptierte Regelsatz basiert auf Kantenfiltern und weiteren kontextbeschreibenden Klassifikationsregeln mit starkem Schwerpunkt auf Licht-/Schatten-Kontrasten. Die Ergebnisse konnten die grundsätzliche Eignung des entwickelten Ansatzes für die großräumigen Kartierung von Gully-Erosionsflächen bestätigen. Bei der Genauigkeitsanalyse wurde jedoch deutlich, dass eine schärfere definitorischer Abgrenzung (sowohl sprachlich wie kartierungstechnisch) verschiedener Ausprägungen von Gully-Erosion die Voraussetzung für weitere Verbesserungen darstellt. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern: Für die Begrenzung des Gully-Wachstums gilt es zur Verkrustung neigende Planierungen zu vermeiden, Krusten kurzfristig durch gezielte Bearbeitungsmaßnahme aufzubrechen, langfristig durch Bewuchs zu lockern und nicht zu vermeidende hohe Oberflächenabflüsse direkt in die Wadis abzuleiten!
Publications
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