RAINER - Fernerkundungsgestützte flächenhafte Vorhersage des Einflusses von Waldvegetation auf die Erosivität von Niederschlägen

• Antragsteller: Johannes Antenor Senn, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568805599

Bodenverluste werden oft mit landwirtschaftlichen Nutzflächen assoziiert, dabei können auch unter geschlossener Waldvegetation erhebliche Erosionsraten auftreten. Während die Auswirkungen der Vegetation auf Erosionsprozesse bei gleichförmiger landwirtschaftlicher Vegetation wie Weinbergen, Maisanbau oder Kautschukplantagen gut untersucht sind, sind sie bei vielfältigen Waldökosystemen noch nicht ausreichend erforscht. Dispersion, Akkumulation und Ablösung auftreffender Regentropfen auf Pflanzenoberflächen verändern die Tropfengrößenverteilung. Je nach Fallhöhe kann das die kinetische Energie der Tropfen erhöhen oder reduzieren. Die Erfassung der bestimmenden Vegetationsmerkmale oder der resultierenden kinetischen Energie mit Punktmessungen unter dem Kronendach wird durch die ausgeprägte räumliche Variation dieser Prozesse erschwert. Es besteht jedoch ein Bedarf an Methoden, um anhand von Vegetationsmerkmalen Gebiete mit erhöhtem Erosionspotenzial zu identifizieren und das Erosionspotenzial als räumlich kontinuierliches Produkt für räumlich explizite Erosionsmodelle zur Verfügung zu stellen. RAINER soll das Verständnis des Vegetationseffekts gemäßigter Wälder auf die kinetische Energie von Niederschlägen vertiefen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden verwendet, um einen räumlich kontinuierlichen Modellierungsansatz zu validieren und zu optimieren, der den Vegetationseffekt basierend auf fernerkundeten 3D-Strukturen vorhersagt. Das Untersuchungsgebiet liegt in der südlichen Hardt bei Bruchhausen und umfasst vier Sites, die repräsentativ für die häufigsten bestandsdominierenden Laub- und Nadelbaumarten Mitteleuropas sind. Wir werden eine groß angelegte, zweijährige Feldkampagne durchführen, um belastbare Erkenntnisse über das komplexe Zusammenspiel der beteiligten schwer messbaren und sehr variablen Parameter zu gewinnen. In einer multitemporalen UAV-basierten Lidar-Befliegung werden wir 3D-Strukturdaten für den Modellierungsansatz erheben. Das Vegetation Splash Factor Modell identifiziert jene Pflanzenoberflächen, von denen Tropfen ungehindert zum offenen Boden fallen und aggregiert deren schützende oder verstärkende Wirkung vertikal für jede Gitterzelle. Die Modellergebnisse werden anhand der beobachteten Unterschiede zwischen der kinetischen Energie des offenen Niederschlags und des Bestandsniederschlags validiert. Die kinetische Energie wird mit sandgefüllten Splashcups gemessen. Darüber hinaus werden wir die relevanten Traits in Vegetationsaufnahmen erheben, um die Kontinuität mit der bestehenden Forschungspraxis zu gewährleisten. Das Modell liefert eine detaillierte, räumlich kontinuierliche Vorhersage der Auswirkung von Waldvegetation auf die Erosivität von Niederschlägen. Es kann die in Erosionsmodellen gängigen kategorialen Crop-Factor-Werte ersetzen und so in Zeiten sich verändernder Niederschlagsregime und Vegetation von großem Nutzen sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen