Räumlich explizite Abbildung der Aggregatstabilität von Böden mit maschinellen Lernverfahren zur Indikation erosionsbedingter Veränderungen der Bodenstruktur – ESTABLE –

• Antragsteller: Dr. Michael Kuhwald, seit 10/2024
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491290116

Das Vorhaben zielt auf die räumlich differenzierte Vorhersage der Aggregatstabilität des Oberbodens ab. Als Indikator für die Erosionsanfälligkeit unbedeckter oder nur temporär bedeckter Bodenoberflächen liefern die Verteilungsmuster der Aggregatstabilität Hinweise auf die mit regelmäßiger Bodenerosion verbundene Degradation der Bodenstruktur. Zur räumlichen Abbildung der Aggregatstabilität entwickelt das Vorhaben auf maschinellen Lernmethoden aufsetzende Regionalisierungsmodelle, die neben den für oberirdische Wasser- und Sedimenttransporte verantwortlichen geomorphologischen Gebietsvariablen und den für die Ausprägung der Aggregatstabilität maßgeblichen physikalischen und chemischen Bodeneigenschaften auch unterschiedliche Bodenbearbeitungsformen berücksichtigen. Die zu entwickelnden Regionalisierungmodelle beruhen auf den im Digital Soil Mapping verbreitet eingesetzten und erprobten Methoden wie multiplen linearen Regression, Regressionskriging, Decision Tree (e.g. Regression Tree, Boosted Regression Tree, Boosted Decision Tree) und Random Forest-Verfahren. Um die Eignung der Aggregatstabilität als Indikator für erosionsbedingte Bodenstrukturveränderungen zu testen und anhand quantitativ fassbarer Größen statistisch abzusichern, sollen die regionalisierten Aggregatstabilitäten mit den für einen Zeitraum von 30 Jahren mit dem Erosionsmodells EROSION-3D (E3D) modellierten Bodenabträgen (Nettoerosionsmengen und -raten) in Beziehung gesetzt werden. Der räumlich differenzierten Berechnung der Nettoerosion liegen alle innerhalb dieses Zeitraumes aufgetretenen erosiven Niederschlagsereignisse zugrunde. Die Zusammenhänge zwischen dem Raummuster der Aggregatstabilität und den modellierten langjährigen Bodenabträgen dienen abschließend der Ableitung eines Regressionsmodells zur Bewertung der Wirkungen langjähriger Bodenabträge und Abtragsintensitäten auf das räumliche Verteilungsmuster der Aggregatstabilität und zur flächendifferenzierten Indikation der Bodenerosionsanfälligkeit

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Rainer Duttmann, bis 9/2024