@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} } @phdthesis{Fleischer2023, author = {Fleischer, Fabian Mark}, title = {Untersuchung der Auswirkungen des Klimawandels auf die kinematische Entwicklung von Blockgletschern und die Entstehung blockgletscher{\"a}hnlicher Landformen in den Ostalpen}, doi = {10.17904/ku.opus-850}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-8501}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {XXI, 120 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten}, year = {2023}, abstract = {Diese kumulative Dissertation befasst sich mit den Auswirkungen des Klimawandels auf Hochgebirgslandschaften, insbesondere mit der Morphodynamik und der langfristigen Entwicklung aktiver Blockgletscher im Kaunertal in den {\"O}tztaler Alpen, {\"O}sterreich. Dar{\"u}ber hinaus liefert die Arbeit am Beispiel des Zwieselbachferners in den Stubaier Alpen, {\"O}sterreich, neue Erkenntnisse {\"u}ber die Entstehung von blockgletscher{\"a}hnlichen periglazialen Landformen. Diese k{\"o}nnen durch das Zusammenwirken von Felsst{\"u}rzen und dem fortschreitenden Abschmelzen von Gletschern unterhalb der Gleichgewichtslinie entstehen. In dieser Arbeit werden sowohl moderne Fernerkundungstechnologien, wie luftgest{\"u}tztes LiDAR und digitale Luftbilder, als auch historische Datenquellen, wie analoge Luftbilder, historische Karten und Messdaten, verwendet. Durch diese Kombination k{\"o}nnen Fließgeschwindigkeiten und H{\"o}hen{\"a}nderungen dieser Landschaftselemente {\"u}ber mehrere Jahrzehnte dokumentiert werden. Dar{\"u}ber hinaus erm{\"o}glicht dies eine detaillierte Untersuchung der Kinematik von Blockgletschern. Dabei reichen die Analysen auf Einzugsgebietsebene bis ins Jahr 1953 zur{\"u}ck. F{\"u}r das Fallbeispiel des Inneren {\"O}lgruben Blockgletschers reichen die Untersuchungen sogar bis ins Jahr 1922 zur{\"u}ck. Es wurde ein allgemeiner Trend in der Blockgletscherkinematik festgestellt, der mit der alpenweiten Beschleunigung seit den 1990er Jahren {\"u}bereinstimmt. Die Analyse deutet darauf hin, dass dieser Trend haupts{\"a}chlich auf den Anstieg der Fr{\"u}hlings- und Sommertemperaturen und das fr{\"u}here Eintreten des Endes der Schneebedeckung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Dies unterstreicht die Relevanz des gegenw{\"a}rtigen Klimawandels und seiner Auswirkungen auf die Blockgletscherbewegungen. Die Erkenntnisse, die durch die Erweiterung des Untersuchungszeitraums bis 1922 gewonnen werden konnten, best{\"a}tigen diese Annahmen und unterstreichen die Bedeutung k{\"u}rzerer Warmphasen und der Gletscher{\"u}berpr{\"a}gung zum Ende der LIA auf die Kinematik. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Entlastung durch Gletscherschmelze und das Abschmelzen von Toteis zu einer erh{\"o}hten Wasserverf{\"u}gbarkeit und zu Ver{\"a}nderungen des Spannungs- und Fließfeldes f{\"u}hren und somit erh{\"o}hte Fließbewegungen beg{\"u}nstigen. Die Untersuchung der multidekadischen Blockgletscherkinematik zeigte eine deutliche Variabilit{\"a}t in der Reaktion einzelner Blockgletscher und Blockgletscherloben. Trotz der generellen Beschleunigungstrends seit den 1990er Jahren offenbaren der Zeitpunkt, das Ausmaß und die zeitlichen Maxima der kinematischen Ver{\"a}nderungen eine differenzierte Sensitivit{\"a}t oder Reaktionsdynamik der einzelnen Blockgletscher und Blockgletscherloben gegen{\"u}ber Schwankungen und {\"A}nderungen der externen Einflussfaktoren. Dies weist auf die Bedeutung interner Faktoren f{\"u}r die Kinematik hin und unterstreicht die Komplexit{\"a}t dieser Geosysteme. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Entstehung und Entwicklung einer blockgletscher{\"a}hnlichen Landschaftsform, die durch einen Felssturz auf den Zwieselbachferner verursacht wurde. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Klimawandel eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und Entwicklung solcher Landschaftsformen spielt. Seine Auswirkungen sind insbesondere im Hinblick auf die Gletscherdynamik, den Schutteintrag und die thermische Isolation des darunter liegenden Eises von großer Bedeutung. In unserem Fallbeispiel f{\"u}hrt ein Felssturz zur Bildung einer schuttbedeckten Landform mit einem Eiskern, die aufgrund der unterschiedlichen Abschmelzraten des schuttbedeckten Teils und des umgebenden Gletschers steile Fronten und Flanken aufweist. Die Extrapolation der Eisdickenentwicklung l{\"a}sst vermuten, dass dieser Teil des Gletschers nach dem vollst{\"a}ndigen Abschmelzen des umgebenden Gletschers als periglaziale blockgletscher{\"a}hnliche Landform erhalten bleibt.}, subject = {Kauner Tal}, language = {de} } @phdthesis{Rom2023, author = {Rom, Jakob}, title = {Ver{\"a}nderung der Murdynamik im Horlachtal, Tirol unter den Einfl{\"u}ssen des Klimawandels seit dem Ende der Kleinen Eiszeit um 1850}, doi = {10.17904/ku.opus-842}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-8420}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {XIV, 129 Seiten : Illustrationen, Karten, Diagramme}, year = {2023}, abstract = {Murg{\"a}nge treten in allen Gebirgsregionen weltweit als Naturgefahr auf und sind ein wichtiger Faktor f{\"u}r den Sedimenthaushalt hochalpiner Gebiete. Um m{\"o}gliche Ver{\"a}nderungen der Murdynamik im Klimawandel feststellen zu k{\"o}nnen, sind lange Zeitreihen notwendig, welche die Muraktivit{\"a}t m{\"o}glichst vollst{\"a}ndig dokumentieren. Solche detaillierten und weit zur{\"u}ckreichenden Murchroniken f{\"u}r ein alpines Einzugsgebiet sind jedoch sehr selten. In dieser Arbeit werden Fernerkundungsmethoden in Kombination mit lichenometrischen Datierungen verwendet, um die Muraktivit{\"a}t im Horlachtal (Tirol) seit dem Ende der Kleinen Eiszeit um 1850 zu analysieren. Verf{\"u}gbare Luftbild{\"u}berfl{\"u}ge (seit 1947) und Daten aus luftgest{\"u}tztem Laserscanning (seit 2006) werden ausgewertet, um Murg{\"a}nge im gesamten Untersuchungsgebiet zu detektieren. Um den Zeitraum der zweiten H{\"a}lfte des 19. Jahrhunderts und der ersten H{\"a}lfte des 20. Jahrhunderts abzudecken, wird eine lokale lichenometrische Referenzkurve f{\"u}r das Horlachtal erstellt, sodass mithilfe der lichenometrischen Datierung auch alte Murablagerungen zeitlich eingeordnet werden k{\"o}nnen. Insgesamt k{\"o}nnen durch die Fernerkundungsmethoden 991 Einzelmurereignisse zwischen 1947 und 2022 identifiziert und ausgewertet werden. Die lichenometrischen Messungen erm{\"o}glichen zudem die Datierung von 47 Murablagerungen seit ca. 1850. Aus diesen Ergebnissen k{\"o}nnen muraktive Phasen abgeleitet werden, in denen mindestens ein großes Murereignis stattgefunden haben muss: Um 1850, um 1900, 1930-1942, 1954-1973, 1990-2009 und ab 2022. Weder aus der Murfrequenz noch aus einer zeitlichen Analyse der Murmagnituden lassen sich dabei zu- oder abnehmende Trends in der Muraktivit{\"a}t feststellen. Allerdings zeigen die Ergebnisse starke r{\"a}umliche Unterschiede der Muraktivit{\"a}t, die vorwiegend aus den unterschiedlichen topographischen Gegebenheiten, den morphometrischen Eigenschaften der hydrologischen Einzugsgebiete und der stark lokalen sommerlichen Gewitterzellen hervorgeht. Um die detektierte Muraktivit{\"a}t mit hydrometeorologischen Ausl{\"o}seereignissen in Zusammenhang zu bringen, wird in dieser Arbeit eine Auswertung von murausl{\"o}senden Starkniederschlagsereignissen angeschlossen. Zu diesem Zweck werden zeitlich und r{\"a}umlich hochaufgel{\"o}ste Niederschlagsdaten eines Klimamodells f{\"u}r den Zeitraum 1850 bis 2015 untersucht. Auch hier zeigt sich, dass sich die Anzahl von Starkregenereignissen im Untersuchungszeitraum nicht signifikant {\"a}ndert, es aber große r{\"a}umliche Unterschiede gibt. Zusammenfassend betrachtet zeichnen sich einige Zusammenh{\"a}nge zwischen der detektierten Muraktivit{\"a}t und den Niederschlagsdaten ab. Insgesamt l{\"a}sst sich feststellen, dass sich die Folgen des Klimawandels nicht signifikant auf die Murdynamik im Horlachtal ausgewirkt haben. Auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit k{\"o}nnen auch f{\"u}r die kommenden Jahre keine deutlichen Ver{\"a}nderungen der Muraktivit{\"a}t erwartet werden.}, subject = {Horlachtal}, language = {mul} } @phdthesis{Betz2021, author = {Betz, Florian}, title = {Biogeomorphology from space}, doi = {10.17904/ku.opus-694}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-6942}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {xi, 173 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten}, year = {2021}, abstract = {In the arid and semi-arid climate of Central Asia, the endorheic rivers and their ecosystems play a crucial role as regional hotspots of biodiversity and for the provision of ecosystem services for local people. The Naryn River in Kyrgyzstan as the object of interest of this thesis is one of these rivers. On a flow length of more than 600 km, it is still in a widely natural condition making it an interesting study object in a world where most large rivers are distorted by anthropogenic activities. Despite this relevance, no comprehensive scientific studies are available about the Naryn River except water resource related research. In particular, large scale information about the structure and functioning of the Naryn River system from an interdisciplinary perspective is missing. Against this background, this thesis aims to fill the research gap and deliver up-to-date information about the Naryn River corridor with a special focus on biogeomorphology, i.e. the dynamic interaction between hydromorphology and vegetation. First, this thesis delivers the necessary background information about the Naryn River corridor including a general overview, an assessment of ecosystem services, a field based overview of the structure of the riparian ecosystems and an in-depth analysis of hydrology. Basing upon this background, remote sensing methods adapted to the data-scarce environment of Central Asia are used to derive various parameters of the structure of the Naryn River on the scale from reaches to the entire river corridor. Then, the large scale biogeomorphological structures and dynamics are assessed based on dense time series of multispectral satellite imagery. From the results, it becomes obvious that the structure of the corridor of the Naryn River is heterogeneous and mainly controlled by geological contraints. Only in a laterally unconfined segment, dynamic braided river reaches can form. In these reaches, the majority of biogeomorphological interactions take place. The outcome of this thesis is on the one hand the provision of large scale and up-to-date information about the structure and functioning of the Naryn River corridor as a basis for further research or decision making. On the other hand, this thesis presents innovative remote sensing methods for large scale characterization of river corridors. In particular, an approach for the characterization of dynamic processes of biogeomorphological interactions on a large scale is developed based on time series analysis of satellite imagery. This approach can complement biogeomorphological research on smaller spatial scales by delivering spatially and temporally continuous information for entire river corridors. This has the potential to obtain new insights of the processes and emergence of structure in river systems across multiple scales.}, subject = {Aue}, language = {en} } @phdthesis{Hilger2017, author = {Hilger, Ludwig}, title = {Quantification and regionalization of geomorphic processes using spatial models and high-resolution topographic data: A sediment budget of the Upper Kauner Valley, {\"O}tztal Alps.}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-3814}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {278 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten}, year = {2017}, abstract = {As a result of the almost continuous climatic warming since the end of the Little Ice Age, a large store of unconsolidated material is available for mobilization by different sediment transport processes in the proglacial areas of the Alps. This can also be stated for the area around the Gepatsch glacier in the Upper Kauner Valley ({\"O}tztal Alps, Tyrol). Consequences are changes in the sediment budget of the catchment of the Gepatsch reservoir. The main goal of this thesis was the construction of a recent time sale sediment budget of this area. An important methodological property of the conducted research was the usage of study area-wide LiDAR data (TLS and ALS) of comparatively high temporal and spatial density. After several billion measurement points and data from field work, mapping and modelling efforts had been processed and evaluated, it was possible to identify and quantify the sediment transport by all relevant processes on the scale of the study area. As this study was conducted in the framework of the PROSA project, it was possible to enrich own results with data from other working groups. This formed the basis for a regionalization of measured rates to the scale of the 62 km² large study area. Results are presented and discussed for the processes of rock fall of various magnitudes, debris flows, avalanches, creep on talus, fluvial processes (hillslopes and main fluvial system) and rates obtained for rock glaciers and glaciers. In order to make different processes comparable, the potential energy transformed was also calculated. The resulting sediment budget (reference time period 2012-2014) does not only show the relative importance of the mentioned processes and spatial subunits (proglacial vs. non-proglacial) in the Upper Kauner Valley. It also gives insight into the importance of high-magnitude events and the configuration of the sediment transport system with regard to its connectivity.}, subject = {Kaunertal}, language = {en} }