Bodenerosion in den Mergellandschaften Andalusiens - Hochauflösende Detektion und Modellierung langfristiger Geländeveränderungen
Final Report Abstract
Das übergeordnete Ziel des Projektes war die Entwicklung und Anwendung einer Methodik zur räumlich-zeitlich hochaufgelösten Beobachtung von Reliefveränderungen in fragilen Landschaften. Die Tertiärlandschaften Andalusiens sowie das sächsische Lößhügelland standen dabei im Fokus. Kurz- bis mittelfristige Geländeveränderungen und ihre Wirkung bezüglich des langfristigen Bodenabtrags wurden untersucht. Die Entwicklung einer Methodik zur hochgenauen Messung auf Einzelhängen durch die Kombination von Photogrammetrie und Geomorphologie ermöglicht eine gesamtheitliche Veränderungsdetektion. Bisher etablierte Methoden messen entweder auf kleinen Parzellen weniger Quadratmeter mit hoher Auflösung und Genauigkeit insbesondere Interrillenveränderungen, oder sie messen auf größeren Testflächen, dann können jedoch nur Ereignisse stärkerer Magnituden – Rillen- und Gullyerosion – erfasst werden. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass Photogrammetrie mittels Bilddaten einer Mikrodrohne (UAV), aufgenommen aus niedrigen Flughöhen, und mittels terrestrischem Laserscanning (TLS) flexible, eine schnelle berührungslose dreidimensionale Messung von großen Oberflächen mit subcm Genauigkeit erlaubt. Somit können Rillen- und Interrillenerosion erfasst werden. Jedoch wurde erkannt, dass weitere Prozesse der Geländeveränderung, u.a. durch Setzungs- und Sackungserscheinungen, die Detektion von Bodenerosion erschweren. Hier kann die geomorphologische Tracermethode mit Berrylium-7 ergänzen, da dieses Verfahren den tatsächlichen Bodenabtrag sowie - auftrag misst und des Weiteren durch mm-genaue Messungen die Interrillendynamik detektiert. Messkampagnen jeweils vor und nach Starkregenereignissen innerhalb von zwei Jahren ermöglichten für den Raum des sächsischen Lößgürtels die photogrammetrische Erfassung der windbeeinflussten Verlagerung von Rillen und der Dominanz der Rillenerosion überwiegend durch Vertiefung. In der fragilen Landschaft Andalusiens zeigen die 3D-Daten Vorgänge der Setzung- und Sackung sowie isotropische und anisotropische Rauigkeitsveränderungen besonders auf frisch gepflügten Flächen. Des Weiteren werden Quell- und Schrumpfdynamiken sichtbar, welche signifikante Bodenhöhenveränderungen verursachen. Diese nicht-erosiven Prozesse verdeutlichen die Bedeutung der Kombination mit Nuklidmessungen (Be-7), um diese Vorgänge für die Bodenabtragsermittlung ausschließen zu können. Außerdem zeigt der Tracer die Bedeutung des Abflussregimes, bestehend aus Kleinsteinzugsgebieten, im Interrillenbereich. Weiterführend sind längerfristige Beobachtungen für einen Fortschritt der Erkenntnisse bezüglich der Bodenerosion auf Einzelhängen und offenen Testparzellen nötig, denn das Projekt zeigt, dass interannuelle sowie intra-annuelle Dynamiken der Bodenerosion und weitere Prozesse der Bodenoberflächenveränderung, u.a. Quell-/Schrumpfzyklen und Rauigkeitsentwicklung, eine hohe Variabilität aufweisen. Die Methodenkombination aus Photogrammetrie und Geomorphologie zeigt die erfolgreiche hochauflösende (cm²) und hochgenaue (mm) Messung auf mehrere hundert Quadratmeter großen Flächen. Somit können und sollten zukünftig skalenübergreifende Erosionsprozesse und Bodenveränderungsvorgänge besser beobachtet und potentiell erklärt werden.
Publications
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