@phdthesis{Fischer2016, author = {Fischer, Peter}, title = {Fluviale Morphodynamik und eigendynamische Entwicklung : Untersuchungen an einem naturnahen Umgehungsbach im Auwald zwischen Neuburg und Ingolstadt}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-3495}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {XXV, 341 S. : Illustrationen, Diagramme, Karten}, year = {2016}, abstract = {Mit der vorliegenden Arbeit wurden die wesentlichen abiotischen Parameter, Prozesse und Strukturen in den Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt und dem hier als Umgehungsgew{\"a}sser angelegten Ottheinrichbach erfasst. Ziel war es, die Hydro- und Morphodynamik in Fluss und Aue, ausgel{\"o}st durch die umgesetzten Renaturierungs-maßnahmen, zu untersuchen. Hierzu wurde eine Kombination aus unterschiedlichen Methoden gew{\"a}hlt, um die raum-zeitlichen Ver{\"a}nderungen am Fließgew{\"a}sser umfassend zu dokumentieren. Detailbetrachtungen von Datenreihen lieferten die Erkenntnis, dass der Pegelstand nach Erreichen eines mehr oder weniger konstanten H{\"o}chststandes aufgrund der maximal zur Verf{\"u}gung stehenden Ausleitungsmenge von 30 m3/s Wassermenge unabh{\"a}ngig von der Dauer einer {\"O}F nicht mehr weiter zunimmt. Weiter konnten Unterschiede zwischen einem nat{\"u}rlichen Hochwasser und einer gesteuerten Flutung gezeigt werden. Die Ausbreitung der Flutungsfl{\"a}chen wird dabei durch R{\"u}ckstauprozesse entscheidend beeinflusst. Die Ausdehnung der tats{\"a}chlich {\"u}berfluteten kartierten Bereiche bleibt dabei jedoch deutlich hinter den {\"u}ber Modelle prognostizierten {\"U}berschwemmungsfl{\"a}chen zur{\"u}ck. Insgesamt hat sich durch die Renaturierung die Fl{\"a}che, die bei Hochwasserereignissen {\"u}berflutet wird, deutlich vergr{\"o}ßert und eine Verbesserung hin zu hydrodynamischen Standortverh{\"a}ltnissen konnte erreicht werden. {\"U}ber verschiedene morphologische Untersuchungen konnten eine Differenzierung bestehender und eine Entwicklung von neuen Habitaten festgestellt werden. Die Auswertungen der Querprofilvermessungen verdeutlichen eine sehr unterschiedliche „Entwicklungsfreudigkeit" an den einzelnen Standorten. Gest{\"u}tzt wird diese Erkenntnis auch durch die Ergebnisse der Vermessung mit einem terrestrischen Laserscanner. Damit konnten verschiedene Einzelprozesse herausgefiltert werden und eine Quantifizierung der Erosion- und Akkumulation vorgenommen werden. Bemerkenswert ist die f{\"u}r manche Standorte extrem schnelle Entwicklung von diversen Bankstrukturen, insbesondere im ersten Jahr der Beobachtung. Allgemeiner ausgedr{\"u}ckt kann von verschiedenen Aktivit{\"a}tsphasen gesprochen werden, da das Flussbett infolge dynamisierter Abfl{\"u}sse und Fließgeschwindigkeiten einer st{\"a}ndigen Ver{\"a}nderung unterliegt. Die wichtigste Voraussetzung f{\"u}r ein funktionst{\"u}chtiges Fließgew{\"a}sser wurde durch die Dynamisierungsmaßnahmen (Dotierung des Umgehungsbaches, Steuerung bei einer {\"O}kologischen Flutung und Umsetzung der Grundwasserabsenkung) geschaffen und bleibt bestehen: Raum f{\"u}r eigendynamische Gew{\"a}sserentwicklung. Die Untersuchungsergebnisse des großen Freilandexperiments „Dynamisierung der Donauauen" zeigen, wie stark die Prozesse, welche die Entwicklung der Donauauen maßgeblich mitbeeinflussen, von der Steuerung und Durchf{\"u}hrung der einzelnen Dynamisierungsmaßnahmen abh{\"a}ngen. Die Entwicklungen laufen dabei mit ausgepr{\"a}gten r{\"a}umlichen und zeitlichen Unterschieden ab und d{\"u}rfen nicht pauschalisiert auf das ganze Auensystem {\"u}bertragen werden.}, subject = {Gr{\"u}nauer Auwald}, language = {de} } @phdthesis{StockerWaldhuber2019, author = {Stocker-Waldhuber, Martin}, title = {Multi-method investigation of dynamic processes in rapidly changing Alpine glaciers [cumulative dissertation]}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-5187}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {116 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten}, year = {2019}, abstract = {Glacier retreat due to climate change is significant and well investigated on a regional scale. Much less is known about local effects, especially in the proglacial area. This thesis focuses on glacial changes and new methods to tackle the processes therein. The glacial changes within the catchment of the river Fagge, in the upper Kaunertal valley, are investigated by combining different direct glaciological, geodetic and geophysical methods. Alongside long-term monitoring of glacier flow velocities at adjacent glaciers, the investigation focuses on the glacier tongue of Gepatschferner. In addition to the direct measurements of the ice motion and the determination of the surface mass balance, the ice thickness and the thickness of subglacial sediments is measured with vibroseismic soundings. Changes in total area, elevation and volume are calculated from multiple high-resolution digital elevation models from airborne laser scans. These detailed glaciological investigations are part of the joint project PROSA, which focuses on the geomorphodynamics of the entire proglacial system and aims at balancing the sediment budget therein. The presented cumulative doctoral thesis consists of three publications and additional results from the glaciological part of PROSA. This includes long-term monitoring of glacier flow velocities (Paper 1), detailed investigations of the process development of a surface depression at the tongue of Gepatschferner (Paper 2), and an approach at closing the balances of ice, water and sediments on the glacier tongue (Paper 3). It turned out that the formation of circular and funnel-shaped surface depressions occurs as a consequence of increased glacier retreat rates. Additionally, the process of the depression development in turn increases the retreat rates. This exemplary development was caused by the evacuation of subglacial sediments after a heavy precipitation event and by decreasing glacier dynamics as a result of negative glacier mass balances. Beside the mass balances, the horizontal motion and especially the vertical motion of the glacier provide valuable information on the glacier state, such as measured in the long-term program on Kesselwandferner. The magnitudes of the mass exchanges showed the influence of extreme events, which exceed mean daily and even annual turnovers, as well as the role of the melt water production at the glacier tongue of Gepatschferner and its severe effect on the glacial runoff regime of the river Fagge.}, subject = {Kauner Tal}, language = {en} } @phdthesis{Stark2022, author = {Stark, Manuel}, title = {Chancen und Grenzen der photogrammetrischen Auswertung von luftgest{\"u}tzten Foto- und LIDAR-Aufnahmen f{\"u}r das geomorphologische Prozessverst{\"a}ndnis auf Einzugsgebietsskala in komplexen Terrains}, doi = {10.17904/ku.opus-750}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-7504}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {XVI, 200 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten}, year = {2022}, abstract = {Um die langfristige Genese einer Landschaft nachvollziehen zu k{\"o}nnen, ist es n{\"o}tig, die Prozesse vergangener Zeiten bzw. die daraus resultierenden Gel{\"a}ndeformen m{\"o}glichst genau zu rekonstruieren. Neben der Messung aktueller Prozessraten erfordert dies die Integration von historischen Prozessraten aus Messdaten unter vergangenen Umweltbedingungen. In diesem Zusammenhang zeigt sich das große Potential historischer Luftaufnahmen aus verschiedensten Archiven. F{\"u}r Europa sind diese f{\"u}r viele Regionen ab den fr{\"u}hen 1950er Jahren, vereinzelt sogar ab den 1930er Jahren erh{\"a}ltlich. Die potentiell erzielbaren Genauigkeiten topographischer Aufnahmen sind von einer Vielzahl an Faktoren gesteuert. Diese k{\"o}nnen aufgrund unterschiedlicher Sensoren und der individuellen naturr{\"a}umlichen Ausstattung eines jeden Untersuchungsgebietes sehr unterschiedlich sein. Die Qualit{\"a}t der finalen Produkte, im Speziellen die resultierenden Genauigkeiten und Aufl{\"o}sungen (r{\"a}umlich und zeitlich) der H{\"o}hen- und Gel{\"a}ndemodelle, wird vor allem von der Datenaufnahme und -Verarbeitung gesteuert. Bereits ab Mitte des 20. Jahrhunderts wurde damit begonnen Sedimentbilanzen f{\"u}r gesamte Einzugsgebiete zu erstellen, um die Prozessvielfalt und -Interaktion besser zu verstehen. Die Untersuchungen wurden zumeist auf der Hang- oder Plotskala durchgef{\"u}hrt. Mittels Extrapolation konnten so die Sedimentbilanzen f{\"u}r ganze Einzugsgebiete berechnet werden. Diese Arbeiten lieferten wichtige Erkenntnisse in Bezug auf den Sedimenthaushalt in bestimmten Teileinzugsgebieten, konnten aber noch keine detaillierten Aussagen {\"u}ber die r{\"a}umliche und zeitliche Variabilit{\"a}t der geomorphologischen Prozesse liefern. Prozesse geringer Magnituden konnten mit den klassischen analogen Messmethoden nur schwer oder gar nicht gemessen werden. Selbiges gilt f{\"u}r Prozesse hoher Magnitude aber geringer Frequenz, wenn diese nicht im entsprechenden Beobachtungszeitraum auftraten, aber mitunter einen großen Beitrag zum Sedimenthaushalt des Einzugsgebietes leisten und somit das gesamte geomorphologische System beeinflussen k{\"o}nnen. Die rasch voranschreitenden technologischen Entwicklungen im Computersektor und die Kommerzialisierung des Drohnenmarktes ab 2013 er{\"o}ffneten einer Vielzahl von Anwendern aus den verschiedensten Geowissenschaften, im Speziellen aber aus der Geomorphologie, den Zugang zu photogrammetrischen Verfahren. Die vorliegende kumulative Dissertation besch{\"a}ftigt sich mit der Frage nach den Chancen und Grenzen luftgest{\"u}tzter photogrammetrischer Produkte zur Verbesserung des geomorphologischen Prozessverst{\"a}ndnisses komplexer Landschaften auf Einzugsgebietsebene. Die innerhalb der Dissertation enthaltenen sechs Einzelstudien gehen dabei unterschiedlichen methodischen und fachlichen Schwerpunkten nach. Methodisch liegt der Fokus dabei auf der Beurteilung verschiedener UAS-Modelle aus unterschiedlichen Preis- und Gewichtsklassen sowie der Verarbeitung von historischen Luftbilddatens{\"a}tzen mittels der Structure-from-Motion Methode. Neben der Frage nach dem Einfluss verschiedener Aufnahme- und Auswerteparameter auf die Genauigkeit der resultierenden H{\"o}hen- und Gel{\"a}ndemodellen liegt der weitere Fokus auf der Beurteilung langfristiger geomorphologischer Ver{\"a}nderungen in den einzelnen Untersuchungsgebieten (Eichst{\"a}tt, Kaunertal, Toskana). Trotz m{\"o}glichst stabiler Aufnahmebedingungen und -Parameter zeigen die Gel{\"a}ndemodelle der einzelnen UAS unterschiedliche Fehlermagnituden und -auspr{\"a}gungen. F{\"u}r die Modelle XR6, Inspire 2 und Phantom 4 Pro sind die Unterschiede f{\"u}r die meisten geomorphologischen Untersuchungen aufgrund der geringen Standardabweichungen von 5 cm (XR6, Inspire 2 und Phantom 4 Pro) bis 16 cm (Mavic Pro) nicht relevant. Aufgrund der geringen Gr{\"o}ße, des Gewichtsvorteils und der damit einhergehenden Anwenderfreundlichkeit kann der Einsatz des Phantom 4 Pro UAS vor allem in schwer zug{\"a}nglichem Gel{\"a}nde vorteilhaft sein. Auf die Verwendung von UAS mit rolling-shutter-Sensoren (hier: Mavic Pro) sollte aufgrund h{\"o}herer geometrischer Verzerrungen und den daraus resultierenden Problemen bei der Bildverarbeitung mittels SfM-MVS verzichtet werden. Bez{\"u}glich der Verwendung von historischen Luftbildern zeigen alle innerhalb dieser Arbeit enthaltenen Studien die Eignung solcher Datens{\"a}tze zur SfM-MVS basierten Rekonstruktion von Gel{\"a}ndeoberfl{\"a}chen in komplexen Terrains auf Einzugsgebietsebene. Die Analysen zeigen, dass die Inklusion von Linsen-/Kamera-Kalibrierungsparametern in der SfM-MVS-Verarbeitung die Gel{\"a}ndemodellrekonstruktion maßgeblich verbessert. Fehlerhaft rekonstruierte Oberfl{\"a}chen treten vor allem in Datens{\"a}tzen auf, die ohne Kalibrierungsinformationen berechnet wurden auf. In den aus JPEG-Daten berechneten Gel{\"a}ndemodellen sind diese im Vergleich zu den TIFF-Datens{\"a}tzen weit st{\"a}rker ausgepr{\"a}gt, und die TIFF-basierten Modelle weisen deutlich geringere Standardabweichungen auf. Vor allem die Fusion von Ergebnissen aus kurz- und langfristig angelegten Untersuchungen bietet großes Potential, um die Ver{\"a}nderungen in den geomorphologischen Systemen ganzer Einzugsgebiete besser zu verstehen.}, subject = {Orcia}, language = {mul} } @phdthesis{Altmann2023, author = {Altmann, Moritz}, title = {Langzeit-Quantifizierung von Erosionsprozessen auf proglazialen Fl{\"a}chen hochalpiner Geosysteme seit dem Ende der Kleinen Eiszeit im Kontext des Klimawandels}, doi = {10.17904/ku.opus-864}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-8707}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {XVIII, 211 Seiten : Illustrationen, Karten, Diagramme}, year = {2023}, abstract = {Das Abschmelzen der Gletscher in den europ{\"a}ischen Alpen seit dem Ende der Kleinen Eiszeit (LIA) um die Mitte des 19. Jahrhunderts, das durch den Klimawandel noch verst{\"a}rkt wurde, hat seitdem zur Entstehung großfl{\"a}chiger proglazialer Bereiche gef{\"u}hrt. Diese unterliegen zum Teil einer lang anhaltenden und intensiven Morphodynamik. Trotz vieler Forschungsanstrengungen bestehen nach wie vor einige Wissensl{\"u}cken {\"u}ber die sich ver{\"a}ndernde Morphodynamik. F{\"u}r quantitative Langzeitanalysen dieser wurden in einigen Studien historische Luftbilder verwendet. Da diese aber erst ab Mitte des 20. Jahrhunderts zur Verf{\"u}gung stehen, ergibt sich bis zum Ende des LIA eine zeitliche L{\"u}cke von ca. 100 Jahren, f{\"u}r die die Reaktion der Fl{\"a}chen auf die Eisfreisetzung kaum bekannt ist. Um entsprechende Aussagen treffen zu k{\"o}nnen, sind daher weitere Daten und Untersuchungen erforderlich. Inwieweit sich das Erosionsmuster der geomorphologisch aktiven Fl{\"a}chen {\"u}ber die letzten Jahrzehnte hinweg ver{\"a}ndert hat, ist ebenfalls nicht bekannt. Auch der Einfluss sich {\"a}ndernder externer Faktoren, wie Temperatur und Niederschlag auf geomorphologische Hangprozesse und der Einfluss der sich klimawandelbedingt {\"a}ndernden Naturraumausstattung proglazialer Fl{\"a}chen auf Erosions- und Akkumulationsfl{\"a}chen, sind unzureichend untersucht. Um den Fortschritt der paraglazialen Hanganpassung beurteilen zu k{\"o}nnen, fehlen zudem jahrzehntelange Vergleichswerte der Erosionsraten der LIA-Lateralmor{\"a}nen mit denen außerhalb dieser Fl{\"a}chen, z.B. auf w{\"u}rmzeitlichen proglazialen Fl{\"a}chen. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die genannten Forschungsl{\"u}cken zu adressieren und entsprechende Ergebnisse mit bestehenden Studien zu diskutieren. Um einen ausreichend langen Untersuchungszeitraum zu gew{\"a}hrleisten, wurden verschiedene topographische Datengrundlagen aus unterschiedlichen Zeitr{\"a}umen, basierend auf unterschiedlichen Fernerkundungsdaten, verwendet und miteinander kombiniert. Dazu geh{\"o}ren historische und aktuelle Luftbilder ab Mitte des 20. Jahrhunderts sowie aktuelle Light Detection and Ranging-Daten ab Mitte der 2000er Jahre, die entsprechend zu Orthofotos f{\"u}r fl{\"a}chenhafte Analysen bzw. zu digitalen Gel{\"a}ndemodellen f{\"u}r volumetrische Analysen aufbereitet wurden. Um den Analysezeitraum in die zweite H{\"a}lfte des 19. und die erste H{\"a}lfte des 20. Jahrhunderts auszudehnen, wurden einerseits historische terrestrische Schr{\"a}gaufnahmen mittels digitalem Monoplotting ausgewertet und andererseits historische topographische Karten zu digitalen Gel{\"a}ndemodellen prozessiert. Neben den topographischen Datens{\"a}tzen wurden zudem naturr{\"a}umliche Informationen wie meteorologische, hydrologische und vegetationskundliche Daten analysiert. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass die beiden hier vorgestellten Ans{\"a}tze geeignet sind, den Zeitraum f{\"u}r quantitative Analysen der Morphodynamik auf LIA-Lateralmor{\"a}nen und damit die Untersuchung paraglazialer Hanganpassungsprozesse zeitlich bis in die zweite H{\"a}lfte des 19. und die erste H{\"a}lfte des 20. Jahrhunderts zu erweitern. Die fl{\"a}chenhafte Analyse der Ver{\"a}nderung geomorphologisch aktiver Fl{\"a}chen auf Basis georeferenzierter Orthofotos zeigt eine nahezu kontinuierliche Fl{\"a}chenzunahme der (initialen) Runsensysteme eines LIA-Lateralmor{\"a}nenabschnittes im Zeitraum zwischen 1890 und 2020. Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts zeigen die volumetrischen Analysen, die am gleichen Hang durchgef{\"u}hrt wurden, allerdings eine Abnahme der geomorphologischen Aktivit{\"a}t. Ein Differenzgel{\"a}ndemodell, das aus karten- und luftbildbasierten digitalen Gel{\"a}ndemodellen berechnet wurde, erm{\"o}glichte es zudem, eine Rutschung mit entsprechend h{\"o}herer Magnitude zu erkennen, welche sich zwischen 1922 und 1953 ereignete. Die volumetrischen Analysen, die einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten (ab der Mitte des 20. Jahrhunderts) abdecken, zeigen im Allgemeinen eine Abnahme der geomorphologischen Aktivit{\"a}t der LIA-Lateralmor{\"a}nen. In einigen F{\"a}llen kann auch ein zunehmender Trend oder ein Verbleiben der Morphodynamik auf {\"a}hnlichem Niveau nachgewiesen werden. Dies kann als Verz{\"o}gerung des paraglazialen Anpassungsprozesses interpretiert werden, bzw. zeigt, dass die Systeme einer solchen Anpassung auch entgegenlaufen k{\"o}nnen. Bei der Analyse der Entwicklung der Erosionsmuster auf den H{\"a}ngen konnten vor allem zwei Gruppen von geomorphologisch aktiven Fl{\"a}chen mit unterschiedlichen Reaktionen identifiziert werden. Auf der einen Seite zeigt eine Gruppe nicht nur einen abnehmenden Sedimentaustrag, sondern auch eine anf{\"a}nglich deutlich h{\"o}here Variabilit{\"a}t des Erosionsmusters innerhalb der Fl{\"a}che, die im Laufe der Jahrzehnte konstanter wird. Eine weitere Gruppe zeigt ebenfalls eine Abnahme des Sedimentaustrags {\"u}ber die Jahrzehnte, jedoch bleibt das Erosionsmuster innerhalb der Fl{\"a}che {\"u}ber die Zeitr{\"a}ume hinweg konstant, so dass beide Gruppen in den letzten Jahrzehnten ein {\"a}hnliches Verhalten zeigen. Die entsprechenden Ergebnisse f{\"u}hrten schließlich zur Entwicklung des „Sedimentaktivit{\"a}tskonzepts", welches den paraglazialen Hanganpassungsprozess der letzten Jahrzehnte zusammenfasst. Erosionsfl{\"a}chen mit einer h{\"o}heren mittleren und maximalen Hangneigung sowie einer gr{\"o}ßeren Hangl{\"a}nge weisen generell h{\"o}here geomorphologische Aktivit{\"a}ten auf als solche mit entsprechend geringeren Werten. Diese Charakteristik scheint jedoch einen gr{\"o}ßeren Einfluss auf die geomorphologische Aktivit{\"a}t zu haben als die Zeit der Eisfreiwerdung. Analysen sich ver{\"a}ndernder externer Faktoren, wie der Temperatur- und Niederschlagswerte, konnten sowohl f{\"o}rdernde als auch hemmende Auswirkungen auf geomorphologische Hangprozesse identifizieren, sodass abschließend nicht beurteilt werden kann, inwieweit sich diese tats{\"a}chlich auf die Erosionsprozesse der letzten Jahrzehnte der LIA-Lateralmor{\"a}nen ausgewirkt haben. Es ist davon auszugehen, dass der andauernde paraglaziale Anpassungsprozess, der in der Regel mit einer Abnahme der Morphodynamik proglazialer Fl{\"a}chen verbunden ist, hier einen deutlich gr{\"o}ßeren Einfluss hat, als die sich {\"a}ndernden meteorologischen Einfl{\"u}sse. Die Langzeit-Vegetationsanalysen zwischen 1890 und 2020 haben gezeigt, dass sich die Vegetation innerhalb eines LIA-Lateralmor{\"a}nenabschnitts vor allem in den Bereichen entwickelt, die geomorphologisch nicht aktiv sind. In den geomorphologisch aktiven Fl{\"a}chen schwankt die Vegetationsausbreitung deutlich st{\"a}rker, da diese durch Erosions- und Ablagerungsprozesse regelm{\"a}ßig zur{\"u}ckgedr{\"a}ngt wird. Mit zunehmendem Abfluss konnte in j{\"u}ngerer Zeit beobachtet werden, dass Akkumulationsfl{\"a}chen seitlich erodiert werden k{\"o}nnen. Ebenso kann gezeigt werden, dass die geomorphologische Aktivit{\"a}t innerhalb des Vorfluters eine Verflachung im unteren Bereich der H{\"a}nge unterbindet und letztlich eine Verlandung der Erosionsbasis verhindert, was wiederum f{\"u}r die angrenzenden H{\"a}nge erosionsf{\"o}rdernd sein kann. Der Vergleich mit den langj{\"a}hrigen Erosionsraten außerhalb der proglazialen Fl{\"a}chen zeigt, dass die Erosionsraten auf den LIA-Lateralmor{\"a}nen um einige Magnituden h{\"o}her liegen. Daraus kann geschlossen werden, dass sich diese noch deutlich in der Phase der paraglazialen Anpassung befinden.}, subject = {Ostalpen}, language = {mul} }