Sedimentfrachtprognosen mit GIS
Prognosen von Sedimentfrachten gewinnen eine immer größere Bedeutung, sowohl in der geo-wissenschaftlichen Grundlagenforschung als auch im praktischen Umweltschutz. Zur Zeit existiert jedoch noch kein geeignetes Modell für den überregionalen Skalenbereich. Bodenerosionsmodelle wie USLE, WEPP oder EU...
| Summary: | Prognosen von Sedimentfrachten gewinnen eine immer größere Bedeutung, sowohl in der geo-wissenschaftlichen Grundlagenforschung als auch im praktischen Umweltschutz. Zur Zeit existiert jedoch noch kein geeignetes Modell für den überregionalen Skalenbereich. Bodenerosionsmodelle wie USLE, WEPP oder EUROSEM gelten ausschließlich auf lokaler Ebene und lassen sich nicht ohne weiteres auf größere Einzugsgebiete übertragen. Bestehende globale Regressionsmodelle sind dagegen in der Praxis nicht zuverlässig, weil sie wichtige Mechanismen beim Bodenabtrag und Sedimenttransport nicht abbilden. Sie basieren auf den mittleren Eigenschaften großer Einzugsgebiete (Klima, Relief, Boden, Vegetation, etc.) und Messdaten, bei denen der Sedimentrückhalt von Staudämmen im Hinterland nicht berücksichtigt worden ist. In der vorliegenden Dissertation werden die wichtigsten Mängel der bestehenden globalen Regressionsmodelle analysiert und neue GIS-gestützte Strategien vorgestellt, mit denen diese beseitigt werden können. Dazu gehören u.a.: 1) AGISY, ein iterativer Distributed-Area Simulationsansatz, mit dem das zeitlich-räumliche Zusammenspiel der Steuerfaktoren Klima, Relief, Boden und Vegetation berücksichtigt wird (AGISY = Advanced GIS-based Sediment Yield Modeling), 2) ein spezieller GIS-gestützter Rechenalgorithmus, mit dem der zeitlich variable Sedimentrückhalt von Senken in einem Einzugsgebiet (= Flussdämme, Reservoire und natürliche Seen) berücksichtigt werden kann. Dadurch lassen sich die oft viel zu niedrig angegebenen Sedimentfrachten in allen Datenbanken korrigieren. Alle neu entwickelten Strategien werden mit einem eigenen GIS-gestützten Simulationsprogramm (= Sediment Yield Tools für ArcView 3.x) am Beispiel der USA exemplarisch umgesetzt und bewertet. Modellgleichungen, die unter Verwendung der neuen Strategien erstellt worden sind, erreichen ein um bis zu 80 % höheres Bestimmtheitsmaß. Ähnliche Verbesserungen sind auch auf globaler Ebene zu erwarten. Zur Zeit fehlen dort jedoch noch wichtige Geodaten, z.B. zur Lage und Trap-Efficiency wichtiger Staudämme oder zeitlich hochauflösende Klimadaten über Extremniederschläge. Sobald diese verfügbar sind, kann mit den neuen Strategien auch ein zuverlässiges gesamtglobales Sedimentfrachtmodel erstellt werden. Die dazu notwendige Software Sediment Yield Tools ist der vorliegenden Dissertation beigefügt (Cdrom.zip). Aktualisierte Programme finden sich unter www.terracs.de. |
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