Hochauflösende photogrammetrische Methoden zur genesteten Parametrisierung und Validierung eines physikalisch-basierten Bodenerosionsmodells

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Anette Eltner; Professor Dr. Roland Zech, seit 12/2020
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405774238

Ziel des Vorhabens ist die skalenübergreifende Modellierung von Bodenerosion unter Nutzung photogrammetrischer Mess- und Optimierungsmethoden sowie physikalisch basierter Modellansätze. Bisherige prozessbasierte Modellansätze sind für die jeweilige Beobachtungsskale, in der sie parametrisiert und validiert wurden, zulässig, können aber aufgrund der Komplexität, Variabilität und Diskontinuität des Erosionsprozesses nicht auf andere Raumskalen und Zeiten übertragen werden. In der beobachteten Realität treten deshalb Phänomene auf, die auch von komplexeren Modellvorstellungen nicht oder nur ansatzweise reproduziert werden können (z.B. Rillenbildung oder konzentrierter Abfluss in Fahrspuren).Photogrammetrische Messmethoden (u.a. referenzierte Thermalbilder sowie 3D-Rekonstruktionsverfahren) ermöglichen die Beobachtung des oberflächigen Abflusses und die Veränderung der Bodenoberfläche prozessskalenübergreifend mit einem einheitlichen Verfahren. Die photogrammetrischen Daten erlauben zunächst eine Validierung von modellierten Bodenabtragswerten. Aufgrund der hohen Informationsdichte raum-zeitlich hochaufgelöster 3D-Modelle kann das Erosionsmodell jedoch nicht nur geprüft, sondern darüber hinausgehend mittels stochastischer Verfahren parametrisiert werden, wenn ein geeignetes physikalisch basiertes und gleichzeitig parametrisierbares Erosionsmodell vorliegt. Des Weiteren ermöglichen die photogrammetrischen Beobachtungen (RGB und thermal) eine zeitlich und räumlich differenzierte Prozessabgrenzung (Splash-, Sheet- und Rillenerosion sowie Deposition und Transport). Dadurch wird die Implementierung angepasster Modellvorstellungen zur skalenübergreifenden Beschreibung und Validierung skalenabhängiger Prozesse (z.B. separate Berücksichtigung von Dünnschichtabfluss und Rillenbildung) ermöglicht und erlaubt eine neue Betrachtung der Interkonnektivität des Sedimenttransports sowie das Verhältnis zwischen Ereignisfrequenz und -magnitude.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Dr. Antonio Abellan; Dr. David Favis-Mortlock
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Andreas Kaiser, bis 12/2020