TY - THES A1 - Betz, Florian T1 - Biogeomorphology from space BT - a comprehensive analysis of the corridor of the Naryn River in Kyrgyzstan based on remote sensing N2 - 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. N2 - Im ariden und semi-ariden Klima Zentralasiens haben die endorheischen Flüsse und ihre Ökosysteme einen hohen Stellenwert als regionale Hotspots der Biodiversität. Zudem stellen sie relevante Ökosystemleistungen für die lokale Bevölkerung bereit. Der Naryn in Kirgistan, der in dieser Arbeit behandelt wird, ist einer dieser Flüsse. Er ist auf einer Fließstrecke von mehr als 600 km in einem weitgehend natürlichen Zustand. Da weltweit die meisten großen Flüsse durch anthropogene Einflüsse beeinträchtigt sind, macht ihn das zu einer interessanten Fallstudie. Trotz dieser Relevanz gibt es mit Ausnahme von Untersuchungen zu Wasserressourcen bislang keine umfassenden wissenschaftlichen Studien über den Naryn. Insbesondere fehlen Erkenntnisse, die die großräumige Struktur und Funktion des Flusskorridors aus einer interdisziplinären Perspektive erklären. Vor diesem Hintergrund trägt diese Dissertation zum Schließen der bestehenden Forschungslücken bei und stellt Informationen zum Flusskorridor des Naryn bereit. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf der Biogeomorphologie, d.h. der dynamischen Interaktion zwischen Hydromorphologie und Vegetation. Zunächst stellt diese Dissertation die notwendigen Hintergrundinformationen zum Naryn zur Verfügung. Diese beinhalten einen allgemeinen Überblick, eine Analyse der Ökosystemleistungen, einen feldbasierten Überblick über die Struktur der Auenökosysteme und eine detaillierte Analyse der Hydrologie. Aufbauend auf diesen Grundlagen werden speziell für die datenarmen Gegebenheiten Zentralasiens angepasste Fernerkundungsmethoden verwendet, um verschiedene Parameter des Flusskorridors auf den Skalen von einzelnen Reaches bis hin zum gesamten Korridor abzuleiten. Anschließend werden die großräumigen Strukturen und die Dynamik der biogeomorphologischen Interaktionen mittels monatlicher Zeitreihen von multispektralen Satellitendaten analysiert. Aus den Ergebnissen ergibt sich, dass die Struktur des Flusskorridors des Naryn heterogen ist und im Wesentlichen von der Geologie bedingt wird. Lediglich in von geologischen Begrenzungen unbeeinflussten Bereichen können sich dynamische Umlagerungsstrecken ausbilden. In diesen Bereichen findet auch hauptsächlich die biogeomorphologische Interaktion statt. Das Ergebnis dieser Dissertation ist auf der einen Seite die Bereitstellung großräumiger und aktueller Information über die Struktur und die Funktion des Flusskorridors des Naryn als Grundlage für weitere Forschung oder Managemententscheidungen. Auf der anderen Seite stellt diese Dissertation innovative Fernerkundungsansätze für die großräumige Charakterisierung von Flusskorridoren vor. Insbesondere wird ein Ansatz zur großräumigen Charakterisierung dynamischer Prozesse der Biogeomorphologie auf Basis von Satellitenzeitreihen entwickelt. Dieser Ansatz kann Forschungsarbeiten zur Biogeomorphologie auf kleineren räumlichen Skalen ergänzen und räumlich und zeitlich kontinuierliche Informationen für gesamte Flusskorridore liefern. Dabei können potentiell neue Erkenntnisse zu Prozessen und zur Entwicklung von Strukturen gesamter Flusssysteme über mehrere Skalen hinweg gewonnen werden. KW - Aue KW - Hydrologie KW - Biogeomorphologie KW - Fernerkundung KW - Ökosystemdienstleistung KW - Biogeomorphology KW - Geomorphology KW - River Dynamics KW - Satellite Time Series KW - Interdisciplinary River Science KW - Kirgisien KW - Flusskunde KW - Satellitenfernerkundung Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-6942 ER - TY - THES A1 - Umstädter, Kathrin T1 - Bodenerosion nach Brandereignissen auf La Palma N2 - Erhöhte Bodenerosionsraten sind auf Brandflächen, v.a. im mediterranen oder subtropischen Raum, eine vielfach auftretende Folge des Feuers. Auch die kanarische Insel La Palma unterliegt häufig dem Einfluss von Waldbränden. Der vorherrschende kanarische Kiefernwald bietet dabei ideale Bedingungen für eine rasche Ausbreitung des Feuers. Die Insel zeigt u.a. aufgrund ihres ausgeprägten Reliefs und des vulkanischen Ausgangsmaterials auch im Hinblick auf die Entstehung von Muren bzw. die Ausbildung von Gullies eine erhöhte Vulnerabilität des Bodens nach einem Brandereignis. Die post-Brand-Bodenerosionsraten (2011-2013) wurden in vorliegender Studie mittels Terrestrischem Laser Scanning quantifiziert und lineare Erosionserscheinungen mithilfe von dGPS/GPS kartiert und mit Geographischen Informationssystemen analysiert. Damit sollte festgestellt werden, ob sich die Bodenerosionsraten sukzessive dem Ausgangszustand im Sinne eines „window-of-disturbance“ wieder angleichen konnten. Auch war eine Beurteilung der Bedeutung der Nadelstreuauflage und der Brandintensität eines Brandereignisses im Hinblick auf die Vulnerabilität der Böden Bestandteil der Untersuchungen, weshalb Flächen mit einer unterschiedlichen Brandgeschichte (2000, 2009 und 2012) betrachtet wurden. Da die Bodeneigenschaften und die Niederschläge bei der Bodenerosion eine wesentliche Rolle spielen, wurden diese Faktoren auch in die Auswertungen miteinbezogen. Die Untersuchungen fanden in drei unterschiedlichen Bereichen im kanarischen Kiefernwald und auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche statt. Dabei sind die Standorte durch Unterschiede des Bodens und des Klimas gekennzeichnet. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass der Terrestrische Laser Scanner eine geeignete Methode für die Erfassung von Bodenerosion und Umlagerungsprozessen auf post-Brandflächen darstellt, sich die Einsatzfähigkeit jedoch nach einer gewissen Regeneration der Vegetation verringert. N2 - Increased soil erosion rates are a common phenomenon on post-fire sites especially in mediterranean and sub-tropical regions. La Palma, one of the Canary Islands, is also affected by frequent wildland fires. The dominant canary pine forest on the island therefore offers ideal conditions for fast fire spreading. Due to pronounced relief differences and volcanic parental material, amongst other things, the island shows high vulnerability against the development of debris flows and gullies. In this study, the current post-fire soil erosion rates (2011-2013) were quantified by terrestrial laser scanning and forms of linear erosion were mapped and analyzed with the help of dGPS/GPS and geographical information systems. The influence of initial conditions on the soil erosion rates within a “window-of-disturbance” was determined. Additionally, the relevance of the remaining tree needle layer after a fire and the fire severity with regard to the vulnerability of soil was an integral part of the research. Therefore, study sites with a different fire history (fires of 2000, 2009 and 2012) had been chosen. Soil properties and precipitation play an important role with regard to soil erosion, which is why these factors were considered and included in the analysis. The investigation was conducted at three different areas in canary pine stands and one agriculturally modified area. These sites are characterized by different soil properties and climate conditions. It was found that a terrestrial laser scanner is an appropriate method for detecting soil erosion and redistribution processes on post-fire sites. However, its usability decreases with the regeneration of vegetation. KW - TLS KW - Terrestrisches Laser Scanning KW - Bodenerosion KW - Waldbrand KW - La Palma KW - Kanarische Inseln KW - Geomorphologie KW - Geoinformationssystem Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-2415 ER - TY - THES A1 - Tayierjiang, Aishan T1 - Degraded Tugai Forests under rehabilitation in the Tarim riparian ecosystem, Northwest China: monitoring, assessing and modelling T1 - Regeneration degradierter Tugaiwälder im Auenökosystem entlang des Tarim, Nordwest-China: Monitoring, Bewertung und Modellierung N2 - The Tarim River, located along the northern and eastern borders of the Taklamakan Desert in Xinjiang, Northwest China, is about 1320 km long and thus one of the longest continental inland waterways in the world. In an undisturbed state, it is accompanied on both sides by floodplain forests of Euphrates Poplar (Populus euphratica Oliv.), also known as “Tugai Vegetation” or “Tugai Forests”. These forests form typical desert riparian forests as the so-called “Green Corridor” and prevent the two deserts, the Taklamakan and the Kuruk-Tagh, from merging together. At present, large areas that were originally P. euphratica riparian forests have disappeared, with the remaining areas in critical condition. Specifically, the greatest threats over the past few decades have been the rising water consumption in the upper and middle reaches and massive hydro-technical interventions (construction of embankments and dams) in the development of uncultivated land (including the direct clearance of forests) for cotton production. These have led to widespread destruction of the natural ecosystems, particularly in the lower reaches of the river where about 320 km of the floodplain forests are either highly degraded or dead as the result of nearly 30 years of river desiccation. As a consequence of these deteriorations, land desertification has been aggravated and has expanded in the region. Because of the challenges facing this ecosystem, restoration measures with the diversion of “Emergency Ecological Water” have been implemented in the affected areas since 2000. This new process of recovery measures needs efficient and extensive long-term monitoring. In this thesis, current restoration measures as implemented to date are presented and hydrological dynamics as a function of water diversion are analysed. The structure, distribution and health statues (referred to as “vitality”) of the dominant species Populus euphratica have been monitored by measuring Eco-morphological parameters of more than 5000 trees in two sampling sites (a 100-ha permanent plot and five random sampling plots of 50-m radii) at Arghan village in the lower reaches of the Tarim River in the Xinjiang Uyghur Autonomous Region of China. The effects of restoration measures on the revitalization of degraded trees have been analysed and assessed by using individual-based repeated measurements of the tree data. From a long-term point of view, and taking labour intensity and the high cost of tree height measurements into account, a suitable height-diameter model for obtaining the tree height (TH) of P. euphratica based on the diameter at breast-height data (DBH) has been developed and evaluated. The average annual groundwater depth within 300 m of the river channel at different transects (Yingsu, Karday, Arghan) recovered significantly after a second water diversion in 2001. The same rising trend in groundwater level was retained until 2004, started to decline until 2009, and then rose again until the end of the water diversion in 2011. The Mann-Kendall statistical trend test was applied to the mean monthly and annual groundwater depth of six groundwater wells at different distances from the river on the Arghan transect. The trend test for the whole time series period from 2003 to 2011 indicated that there was a statistically significant decreasing trend for all wells, but that from January 2010 to December 2011 the groundwater level in all wells had a statistically significant increase. With the exception of a relatively favourable groundwater depth for floodplain forests within a 150 m distance of the riverbed, the groundwater depth at larger distances remained far below 5 m, causing most forest plants (with the exception of the Tamarix sp.) to suffer from water scarcity. Analyses of forest structure, distribution and health status suggested that a maximum TH of 19 m was found within 0-20 m and 100-200 m of the river. By contrast, a maximum DBH of 126 cm was found within 500-600 m of the river. Trees with a TH of over 15 m and a DBH of over 60 cm appeared sporadically. The maximum CD (crown diameter) of 16.58 cm (one tree) was found next to the river bed. There was a relatively great variation in DBH when compared to TH and other eco-morphological parameters. On average, stand structure tended to be simpler as distance from the river increased. Trees classified as healthy and good accounted for approximately 40 % of all sample trees, with slightly and highly degraded trees representing nearly 60 %. Some of the eco-morphological parameters of the trees vary differently with respect to the ecological water diversion measures. In particular, in the vertical (north-south) direction, the farther the trees are from the river, the weaker the response of ecological indicators. These parameters include: tree vitality classes (VS), crown diameter (CD), height to crown (HC), frequency of root suckers, number of young seedlings, and shoot growth, as well as newly developed crown types of P. euphratica trees. Generally, the floodplain forests within 200 m of the riverbed recovered remarkably, and those between 200 and 800 m from the river showed a medium response to the water transfer, while forests further than 800 m away from the riverbed showed lesser signs of recovery. Following the evaluation and comparison of the results from ten commonly used models by means of multiple-model performance criteria (such as asymptotic t-statistics of model parameters, standardized residuals against predicted height, the root-mean-square error (RMSE), Akaike’s information criterion (AIC), mean prediction error (ME) and mean absolute error (MAE)), Model (1): TH=1.3+a/(1+b×e^(-c×DBH)) and Model (6): TH=1.3+DBH^2/(a+b×DBH+c×DBH^2) are recommended as suitable choices for approximating the height-diameter relationship of P. euphratica. The limitations of the other models, resulting in poor performance for predicting TH accurately, are also discussed. N2 - Der Tarim verläuft entlang des nördlichen und östlichen Randes der Taklamakanwüste in Xinjiang, Nordwest-China. Er ist mit ca. 1320 km einer der längsten Inlandsflüsse der Welt. Im ungestörten Zustand ist er beiderseits von Auwäldern aus Euphratpappeln, den Tugaiwäldern, gesäumt. Diese Wälder sind die typische Vegetation der Wüsten-Auwälder und bilden den sog. “Grünen Korridor”, der verhindert, dass die beiden Wüsten Taklamakan und Kuruk Tagh zusammenwachsen. Heute sind weite Teile der Euphratpappelwälder verschwunden, die verbleibenden Flächen sind gefährdet. Konkrete Bedrohung ist der steigende Verbrauch an Wasserressourcen am Ober- und Mittellauf sowie massive wasserbauliche Eingriffe wie die Eindeichung des Flusses. Ursache hierfür ist die Erschließung von Brachland für den Anbau von Baumwolle (inklusive der Rodung von Wäldern). Diese Eingriffe haben zu einer weitgehenden Zerstörung der natürlichen Ökosysteme insbesondere am Unterlauf geführt, wo auf ca. 320 km die Auwälder stark degradiert oder bereits abgestorben sind – ein Ergebnis von beinahe 30 Jahren fehlenden Abflusses. Folge hiervon ist die Ausbreitung der Desertifikation in der Region. Aufgrund der Probleme, die sich für dieses Ökosystem ergeben, wurde 2000 mit der Renaturierung auf Basis einer „ökologischen Wasserumleitung“ begonnen. Dieser Prozess benötigt ein ausführliches und gleichzeitig effizientes Langzeitmonitoring. In der vorliegenden Arbeit werden die rezenten Renaturierungsmaßnahmen vorgestellt und die hydrologische Dynamik als Folge der Wasserumleitungen analysiert. Die Struktur, die räumlichen Charakteristika sowie der Zustand („Vitalität“) der Hauptart Populus euphratica waren Gegenstand eines Monitoring. Hierzu wurden ökomorphologische Parameter von mehr als 5000 Bäumen in zwei Stichprobenflächen aufgenommen. Diese befinden sich nahe dem Arghan am Unterlauf des Tarim in der Autonomen Uighurischen Provinz Xinjiang, NW China und setzen sich aus einer 100 ha großen Dauerbeobachtungsfläche und fünf zufälligen Plots mit 50 m Radius zusammen. Der Effekt der Renaturierung auf die Revitalisierung der degradierten Bäume wurde auf Basis von wiederholten Messungen an Einzelbäumen analysiert. Um langfristig den hohen Arbeitsaufwand und die hohen Kosten für die Messung der Baumhöhen zu reduzieren, wurde ein Modell für den Zusammenhang von Brusthöhendurchmesser und Baumhöhe für Populus euphratica entwickelt und evaluiert. Der mittlere Grundwasserspiegel in drei Transekten (Yingsu, Karday, Arghan) innerhalb 300 m Abstand zum Fluss erhöhte sich signifikant seit der zweiten Wasserumleitung 2001. Derselbe positive Trend bestand bis 2004. Danach sank er bis 2009 ab und stieg bis Ende der Wasserumleitung 2009 wieder an. Die Grundwasserdaten des Arghan-Transekts wurden mithilfe des Mann-Kendall Trendtests untersucht. Für den Zeitraum von 2003 bis 2011 zeigte sich, dass der Grundwasserspiegel für alle Pegel signifikant abnahm. Für den Zeitraum von Januar 2010 bis Dezember 2011 ergab sich jedoch ein signifikanter Anstieg. Mit Ausnahme eines Korridors von etwa 150 m um das Flussbett, wo das Grundwasser ausreichend hoch für Auwälder ansteht, ist der Grundwasserflurabstand deutlich größer als 5 m, was bei den meisten Pflanzen (mit Ausnahme Tamarix spec.) zu Wasserstress führt. Die Analyse der Waldstruktur, räumlichen Verteilung und Zustand ergab eine maximale Baumhöhe von 19 m in einer Zone von 0-20 m und 100-200 m um das Gerinne. Der größte Brusthöhendurchmesser von 126 cm wurde jedoch in einer Zone von 500-600 m gefunden. Bäume mit einer Höhe von mehr als 15 m und einem Durchmesser von mehr als 60 cm treten nur sporadisch auf. Der größte Kronendurchmesser (16,58 m, ein Baum) wurde direkt am Fluss gefunden. Der Brusthöhendurchmesser war im Vergleich zur Baumhöhe und dem Kronendurchmesser variabler. Im Mittel wird die Bestandsstruktur mit zunehmender Entfernung zum Fluss einfacher. Ca. 40 % der Bäume wurden als „gesund“ eingestuft, während 60 % leicht oder stark degradiert sind. Einige der ökomorphologischen Parameter der Bäume verhalten sich in Bezug auf die Wasserüberleitung unterschiedlich. Besonders in Nord-Südrichtung ist die Reaktion der ökologischen Indikatoren mit zunehmendem Gerinneabstand schwächer. Diese Parameter umfassen die Vitalitätsstufe, den Kronendurchmesser, den Bodenabstand der Krone, die Häufigkeit von Klonen, die Anzahl an Jungpflanzen und Keimlingen sowie Sekundärkronen von Populus euphratica. Insgesamt erholte sich der Auwald in einer 200 m-Zone um das Flussbett sichtbar, zwischen 200 m und 800 m zeigte sich ein mittlerer Effekt während in mehr als 800 m Entfernung zum Gerinne die Anzeichen einer Erholung weniger deutlich sind. Auf Basis von verschiedenen Kriterien wie dem Akaikes Information Criterion (AIC), Mean Prediction Error (ME) und dem Mean Absolute Prediction Error (MAE) wurden zehn gemeinhin benutzte Modelle evaluiert und verglichen. Als Ergebnis zeigt sich, dass Modell 1 (TH= 1,3+a/(1+b × ec x BHD)) und Modell 6 (H=1,3+BHD²/(a+b × BHD + c × BHD²)) adäquat in der Beziehung von Brusthöhendurchmesser (BHD) und Baumhöhe (H) sind. Die Einschränkungen der weiteren Modelle, die zu einer schlechten Performance in der Vorhersage der Baumhöhen führen, werden ebenfalls diskutiert. KW - Tarim River KW - Riparian forest KW - Populus euphratica KW - Tree vitality KW - Forest modelling KW - Tarim KW - Auenwald KW - Renaturierung / Ökologie KW - Rekultivierung KW - Baumbestand KW - Biomonitoring KW - Methode Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-2938 ER - TY - THES A1 - Dusik, Jana-Marie T1 - Die aktuelle Geomorphodynamik auf proglazialen Moränen im Hinteren Kaunertal : hochaufgelöste Messung und Modellierung der Prozessdynamik hinsichtlich ihrer lokalen und temporalen Variabilität N2 - Im Kontext des schnell voranschreitenden, klimatisch bedingten Wandels im Hochgebirge wird in dieser Arbeit die Geomorphodynamik auf proglazialen Moränen im Hinteren Kaunertal in den Österreichischen Zentralalpen untersucht. Die bis zu 90° steilen und bis zu 200 m hohen Lateralmoränen des Gepatschferners und des Weißseeferners dienen als Untersuchungsflächen, um Veränderungen von geomorphologischen Prozessen in der Zeit seit Eisfreiwerdung und deren Saisonalität für Einzugsgebiete mit unterschiedlichen klimatischen, lithologischen, morphometrischen, hydrologischen und ökologischen Charakteristika festzustellen. Unter Verwendung von airborne und terrestrischen LiDAR-Daten wurden räumlich (1 m und 0.5 m Auflösung) und zeitlich (ALS: 2006, 2012 und 2014; TLS: 2011-2015) hochaufgelöste digitale Geländemodelle (DGMs) berechnet, um die formgebenden Mechanismen und deren Einflussfaktoren auf den proglazialen Lockermaterialhängen zu analysieren. Auf Basis der Geländemodelle werden die vorherrschenden Prozesse (Rutschungen, Murgänge und fluvialer Abtrag) (i) anhand von DoD quantifiziert und (ii) modelliert, (iii) mit der Auswertung von Profilanalysen differenziert und (iv) Veränderungen der morphometrischen Parameter Hangneigung, Rauigkeit und Krümmung festgestellt. Des weiteren werden meteorologische Daten ausgewertet und mit den Ergebnissen der räumlichen Analysen korreliert, um die erosionsvorbereitenden und -auslösenden klimatischen Einflussfaktoren zu determinieren. N2 - In the face of the ongoing unprecedented climatic change in high mountain areas and thereby evoked fast glacier recession, this thesis aims in analysing the geomorphodynamics on proglacial moraines in the Upper Kaunertal, Central Austrian Alps. The lateral moraines of Gepatschferner and Weißseeferner reach slopes of up 90° and heights of up to 200 m. Slopes with diverse catchment characteristics, like climatic, lithological, morphometric, hydrological, and ecological factors are investigated in order to determine changes in geomorphic processes with the time since deglaciation and during the seasonal course. Spatially (1 m and 0.5 m resolution) and temporally (ALS: 2006, 2012 und 2014; TLS: 2011-2015) high-resolution airborne and terrestrial LiDAR data is used for the generation of DEMs as data basis for the investigation the dominant erosion processes (small landslides, debris flows and fluvial erosion), their driving mechanisms as well as influencing factors. Short- to midterm derived DEMs are used to (i) calculate DoDs to quantify and (ii) model sedimenttransport processes, (iii) differenciate processes by analysing DEM-based profiles of sequential timesteps and (iv) find seasonal changes of in the morphometry of proglacial slopes (surface roughness, slope, curvature). The results are furtheron correlated to precipitation and temperature data derivatives to determine climatic preparatory and triggering factors. KW - Präglazial KW - Klimawandel KW - Saisonalität KW - Kaunertal KW - Hochgebirge KW - Geomorphologie KW - Erosion KW - Alpen KW - Klimaänderung Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-5904 ER - TY - THES A1 - Fischer, Peter T1 - Fluviale Morphodynamik und eigendynamische Entwicklung : Untersuchungen an einem naturnahen Umgehungsbach im Auwald zwischen Neuburg und Ingolstadt N2 - Mit der vorliegenden Arbeit wurden die wesentlichen abiotischen Parameter, Prozesse und Strukturen in den Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt und dem hier als Umgehungsgewässer angelegten Ottheinrichbach erfasst. Ziel war es, die Hydro- und Morphodynamik in Fluss und Aue, ausgelöst durch die umgesetzten Renaturierungs-maßnahmen, zu untersuchen. Hierzu wurde eine Kombination aus unterschiedlichen Methoden gewählt, um die raum-zeitlichen Veränderungen am Fließgewässer umfassend zu dokumentieren. Detailbetrachtungen von Datenreihen lieferten die Erkenntnis, dass der Pegelstand nach Erreichen eines mehr oder weniger konstanten Höchststandes aufgrund der maximal zur Verfügung stehenden Ausleitungsmenge von 30 m3/s Wassermenge unabhängig von der Dauer einer ÖF nicht mehr weiter zunimmt. Weiter konnten Unterschiede zwischen einem natürlichen Hochwasser und einer gesteuerten Flutung gezeigt werden. Die Ausbreitung der Flutungsflächen wird dabei durch Rückstauprozesse entscheidend beeinflusst. Die Ausdehnung der tatsächlich überfluteten kartierten Bereiche bleibt dabei jedoch deutlich hinter den über Modelle prognostizierten Überschwemmungsflächen zurück. Insgesamt hat sich durch die Renaturierung die Fläche, die bei Hochwasserereignissen überflutet wird, deutlich vergrößert und eine Verbesserung hin zu hydrodynamischen Standortverhältnissen konnte erreicht werden. Über 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. Gestützt 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 für manche Standorte extrem schnelle Entwicklung von diversen Bankstrukturen, insbesondere im ersten Jahr der Beobachtung. Allgemeiner ausgedrückt kann von verschiedenen Aktivitätsphasen gesprochen werden, da das Flussbett infolge dynamisierter Abflüsse und Fließgeschwindigkeiten einer ständigen Veränderung unterliegt. Die wichtigste Voraussetzung für ein funktionstüchtiges Fließgewässer wurde durch die Dynamisierungsmaßnahmen (Dotierung des Umgehungsbaches, Steuerung bei einer Ökologischen Flutung und Umsetzung der Grundwasserabsenkung) geschaffen und bleibt bestehen: Raum für eigendynamische Gewässerentwicklung. Die Untersuchungsergebnisse des großen Freilandexperiments „Dynamisierung der Donauauen“ zeigen, wie stark die Prozesse, welche die Entwicklung der Donauauen maßgeblich mitbeeinflussen, von der Steuerung und Durchführung der einzelnen Dynamisierungsmaßnahmen abhängen. Die Entwicklungen laufen dabei mit ausgeprägten räumlichen und zeitlichen Unterschieden ab und dürfen nicht pauschalisiert auf das ganze Auensystem übertragen werden. N2 - With the present study, the essential abiotic parameters, processes and structures of the Danube floodplains were recorded between Neuburg a. D. and Ingolstadt. The Ottheinrichbach, a newly created bypass stream located in the same area, was also covered by the research. Aim of this study was to investigate and determine river and floodplain dynamics triggered by implemented restoration measures. A combination of methods was used in order to accurately document spatiotemporal changes. A detailed analysis of the time series showed that water levels no longer increase. One reason for this is the limited water volume (30 m3/s) which is more or less constant regardless of the duration of a flood event. The hydrographs clearly show the differences between a natural and a controlled flood event. The extension of the inundation area within the current structural design is influenced by back water processes. Mapping of the actually inundated areas did not meet with expectations; only slightly more than half of the expected area was in fact inundated. Nevertheless, an increase in flooded or wetted areas was recorded and improvements towards hydromorpho-dynamically active patches were achieved through the implemented restoration measures. Both a differentiation and a development of new habitats could be ascertained. Cross sectional analysis shows a considerably different morphodynamic development at the measured sites. Finally, a terrestrial laser scanner was used in order to filter out the sub-processes from the surveys conducted. Noteworthy among these processes is that numerous locations showed a rapid development particularly in the early stages of observation. Various bank structures were created during that time, occurring in several activity phases. The dynamic runoff and varying flow directions cause erosion and sedimentation along the water course, thereby creating continuous alteration to the river space. The most important requirement for functionally flowing water is space for self-dynamic development. The results of the unique field experiment „Dynamic Development of the Danube Floodplain“ show how strongly processes are influenced by the management and realisation of a single restoration measure (discharge regulation of a permanent bypass river, management of sluices for the controlled flood event, or performance of groundwater drawdown). These manifold and complex processes are crucial for a near-natural floodplain development. KW - Eigendynamische Fließgewässerentwicklung KW - Floodplain management KW - Naturnaher Umgehungsbach KW - Fluvialmorphologie KW - Methodenmix KW - Grünauer Auwald KW - Monitoring KW - Dynamische Geomorphologie KW - Renaturierung / Ökologie KW - Hydrodynamik KW - Vermessung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-3495 ER - TY - THES A1 - Stocker-Waldhuber, Martin T1 - Multi-method investigation of dynamic processes in rapidly changing Alpine glaciers [cumulative dissertation] N2 - 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. N2 - Die Gletscherschmelze in Folge des Klimawandels ist signifikant und auf regionaler Ebene gut untersucht. Weniger untersucht sind dabei lokale Effekte im Speziellen im proglazialen Bereich. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den glazialen Änderungen und neuen Methoden zur Untersuchung der Prozesse. Mit einer Zusammenschau verschiedener direkt glaziologischer, geodätischer und geophysikalischer Methoden werden die glazialen Änderungen im Einzugsgebiet der Fagge im oberen Kaunertal untersucht. Neben dem Langzeitmonitoring von Gletscherfließgeschwindigkeiten benachbarter Gletscher, liegt der Fokus der Untersuchungen im Speziellen auf der Zunge des Gepatschferners. Zusätzlich zur direkten Messung der Eisbewegung sowie der Erfassung der Oberflächenbilanz der Zunge werden mit Hilfe der Vibroseismik sowohl die Eisdicken als auch die Dicke subglazialer Sedimente untersucht. Die Berechnung von Flächen-, Höhen- und Volumsänderungen der Gletscher erfolgt auf Basis multipler hochaufgelöster digitaler Höhenmodelle aus Airborne Laser Scans. Diese detaillierten glaziologischen Untersuchungen sind Teil des Projektbündels PROSA welches sich mit der Geomorphodynamic des gesamten proglazialen Systems befasst und auf die Bilanzierung des Sedimenthaushalts abzielt. Die hier vorliegende kumulative Doktorarbeit setzt sich aus drei Veröffentlichungen sowie zusätzlichen Ergebnissen aus dem glaziologischen Teil aus PROSA zusammen. Der Rahmen reicht dabei vom Langzeitmonitoring der Gletscherfließgeschwindigkeiten (Artikel 1) über die Detailuntersuchung des Prozessablaufs der Trichterbildung auf der Zunge des Gepatschferners (Artikel 2) bis zum Ansatz des Schließens der Bilanzen von Eis, Wasser und Sedimenten am Beispiel der Gletscherzunge (Artikel 3). Es zeigte sich, dass die Bildung von kreis- und trichterförmiger Senken als Folge verstärkter Schmelzraten zu sehen sind. Zusätzlich wird die Rückverlagerung der Gletscherzunge durch den Prozessablauf der Trichterbildung verstärkt. Ursache für diese beispielhafte Entwicklung war neben einem Starkniederschlagsereignis, welches zum Ausspülen subglazialer Sedimente führte, die abnehmende Eisdynamik aufgrund negativer Gletschermassenbilanzen. Neben dem Massenhaushalt, liefern die Horizontalbewegung und vor allem die Vertikalbewegung des Gletschers, wie sie etwa im Langzeitmessprogramm am Kesselwandferner erfasst werden, wertvolle Information über den Gletscherzustand. Bei den Größenordnungen der Massenumsätze zeigte sich einerseits der Einfluss von Extremereignissen welche mittlere tägliche und sogar jährliche Umsätze übersteigen, auf der anderen Seite aber auch den maßgeblichen Anteil der Schmelzwasserproduktion der Gletscherzunge des Gepatschferners und somit den großen Einfluss auf das glaziale Abflussregime der Fagge. KW - Glaziologie KW - Kauner Tal KW - Klimaänderung KW - Gletscherzunge KW - Gletscherfließen KW - Langzeitverhalten KW - Dynamische Geomorphologie Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-5187 ER - TY - THES A1 - Thiel, Markus T1 - Quantifizierung der Konnektivität von Sedimentkaskaden in alpinen Geosystemen N2 - Die Konnektivität von Sedimentkaskaden beschreibt die Kopplungsbeziehung zwischen den Teilsystemen der Kaskade über sedimentverlagernde Prozesse, sowie das Einwirken dieser Beziehung auf den Sedimenttransportprozess. Über diesen Sedimenttransportprozess wiederum bestimmt die Konnektivität wesentlich den Sedimenthaushalt von Einzugsgebieten sowie deren Sensitivität gegenüber externen Einflüssen und Impulsen (z.B. Klimawandel, Extremereignisse). Vor dem Hintergrund zahlreicher qualitativer Untersuchungen von Konnektivität und Kopplung (z.B. Hang-Gerinne-Kopplung) wird in der vorliegenden Arbeit eine Methode zur Quantifizierung der Grobsediment-Konnektivität entwickelt. Auf Grundlage von Digitalen Geländemodellen (DGM) werden für drei alpine Einzugsgebiete (Horlachtal, Reintal und Lahnenwiesgraben) mit Geographischen Informationssystemen (GIS) durch numerische Prozessmodelle die Prozessverläufe und Prozessraumzonen der geomorphologischen Prozesse Steinschlag, (Hang-)Murgang und fluvialer bzw. hangaquatischer Abtrag ermittelt. Die GIS-Modelle werden im Feld und mittels Luftbildkartierungen kalibriert und validiert. Über einen an der Graphentheorie orientierten Ansatz wird die Kopplung zwischen den jeweiligen Prozessen durch neu entwickelte numerische Modelle abgebildet und quantifiziert. Die entwickelten Modelle und durchgeführten Untersuchungen ermöglichen u.a. die Erstellung von aktual-Geomorphologischen Karten (aGMK) der Untersuchungsgebiete, die Ermittlung der an einen beliebigen Punkt oder an ein beliebiges Gerinnenetz gekoppelten Flächen sowie die Quantifizierung dieser Kopplung. Dadurch lassen sich Zusammenhänge zwischen Kopplung und Gebietseigenschaften wie z. B. Hangneigung oder Einzugsgebietsgröße untersuchen. Des weiteren kann ein flächenbezogener Konnektivitätsindex abgeleitet werden, welcher den momentan durch die betrachteten Prozesse gekoppelten Flächenanteil für ein gegebenes Einzugsgebiet und regionale Unterschiede hinsichtlich der Kopplungsintensität darstellt. Dies ermöglicht den Systemvergleich von Einzugsgebieten mit unterschiedlicher naturräumlicher Ausstattung. N2 - The connectivity of sediment cascades describes the coupling relationship between subsystems of the cascade established by sediment transport processes and the influence of this relationship on the sediment transporting process. Through this influence connectivity has a significant impact on the sediment budget of catchments and their sensitivity towards external influences and impulses (e.g. environmental change, climate change, extreme events). On the backdrop of numerous qualitative descriptions of connectivity (e.g. on hillslope-channel coupling) the present study aims at developing a method for the quantification of coarse sediment connectivity. Numerical GIS-based models are applied to digital elevation models (DEM) of three alpine meso-scale catchments (Horlachtal, Reintal and Lahnenwiesgraben) to obtain process areas by delineating the trajectories and process domains of selected geomorphic processes in alpine environments (rock fall, slope-type debris flows, slope aquatic and fluvial processes). The models are calibrated and validated by field data and aerial photography interpretation. A framework based on graph theory is developed and applied to delineate and quantify the coupling between the modeled geomorphic processes. The developed models and conducted studies enable among other things the creation of actual geomorphological maps (aGMK) of the study areas, the detection of the area which is coupled to a certain point or channel network, and the quantification of this coupling, thus allowing further inquiry into interrelations between coupling and spatial features like slope or catchment area. Furthermore, an area specific index of connectivity can be derived which delineates the actual coupled area and the intensity of the coupling relationships, which allows to compare catchments with different geographical configurations. KW - Geomorphologie KW - Hochgebirge KW - Geosystem KW - SAGA KW - Geoinformationssystem KW - Konnektivität KW - Sedimentkaskade Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-1081 ER - TY - THES A1 - Aihemaitijiang, Rouzi T1 - Sustainable land use alternatives in the Tarim Basin, China T1 - Alternativen für eine nachhaltige Bodennutzung im Tarim-Becken, China N2 - This doctoral thesis explores a paradigm of sustainable land use in the oases along the Tarim River of northwest China, where a fragile, semi-arid riparian ecosystem is being deteriorated by excessive land and water use for agriculture, in particular for the growing of cotton. This situation poses a grave threat not only to the natural Tugai vegetation in the area but also to the long-term sustainability of the region. We explore the hypothesis that the species Apocynum pictum may act as a sustainable crop substitute for the region, thereby replacing the water-demanding and widely distributed cash crop, cotton. This idea is motivated by the former having a lower water demand, as well as a number of other traditional and modern uses. To substantiate this hypothesis, a multidisciplinary research scheme has been designed, permitting the analyses of both the ecological and socio-economic potentials of this plant, its potential benefits relative to cotton and a comprehensive analysis of its productivity, water demand and economic potentials. This analysis is divided into three distinct sections. Biomass and nutrient analysis: Field investigations were conducted to sample biomass and map the spatial distribution of Apocynum pictum (abbreviated as A. pictum) at five selected sites. At each site, 3-5 plots were randomly selected and the point center quarter method, as outlined by Mueller-Dombois and Ellenberg (1974), was applied for biomass sampling. Concurrently, soil profiles were dug at each site so as to obtain soil samples from the various layers and electrical conductivity was measured as a mean of investigating soil salinity. These steps are essential for determining the physical and production basis for alternative land-use considerations. The results obtained show that the total above-ground biomass ranges from 0.6 t/ha (Qongaral 1) to 1.25 t/ha (Xayar 1), and that the total below-ground biomass of A. pictum is at 11.25 ± 5.41 t/ha. The biomass of A. pictum, relatively moderate when compared to other steppe and desert ecosystems, reflects strains of soil and water conditions for plant growth in desert margins. Evapotranspiration and water budget: Evapotranspiration (ET) is a key component of water balance and is closely linked to ecosystem productivity. Climate parameters were measured with mobile climate stations to calculate reference crop evapotranspiration (ET0) via the Penman-Monteith equation. Diurnal foliar transpiration and conductance were measured with a porometer to calculate canopy resistance. Leaf samples were photographed and analyzed for the leaf area index (LAI) in the study area so as to calculate crop evapotranspiration under standard conditions (ETc) and crop factors (Kc). Finally, the water consumptions of A. pictum and cotton were calculated and compared so as to identify which is better suited for dry environments. The results show that cotton in this study attained a high yield compared to the world average, and at a rather low ETc. Among the three plants tested, A. pictum required the least amount of water during the vegetation season with 217.2 mm a year, while the Chinese red date came close second with 339 mm and cotton was least water-efficient with 524.7 mm, thus demonstrating the viability of A. pictum as an alternative with significant water-saving potential. Economic analysis: Purposive sampling was used, with relevant participants in the study being approached by flow population and snowballing or chain sampling methods. The desired information was then obtained via a structured-questionnaire survey. Three natural resource management types of Apocynum were identified and a cost-revenue analysis was carried out for each. The results show that all three types of institutional arrangements – open access, ranching and farming – are present in our study and at various levels. Apocynum costs 1083.35 Yuan/mu, generates 3267.63 Yuan/mu of revenue from raw materials and brings a profit of 2184 Yuan/mu – the highest among of all three cash crops compared. We conclude that A. pictum offers opportunities for the restoration of vegetation in riparian ecosystems on salinized sites under the arid conditions of the Tarim Basin, while also serving as a viable land-use alternative to cotton for cash crop agriculture, as it may generate a certain income in the form of tea and fibers, as well as fodder for livestock. N2 - Die vorliegende Dissertation untersucht ein Modell für nachhaltige Bodennutzung in den Oasen entlang des Tarim-Flusses im Nordwesten Chinas, in denen ein fragiles, semiarides Ökosystem durch den übermäßigen Land- und Wasserverbrauch für die Landwirtschaft, insbesondere für den Anbau von Baumwolle, zerstört wird. Die jetzige Situation ist nicht nur für die natürliche Tugai-Vegetation dieses Gebietes eine große Gefahr, sondern auch für die langfristige Zukunft der ganzen Region. Es wird die Hypothese geprüft, dass der Anbau von Apocynum pictum eine nachhaltige alternative Lösung für diese Region darstellen könnte. Der Gedanke, anstelle von Baumwolle, welche hier großflächig angebaut wird und einen besonders hohen Wasserverbraucht hat, diese Nutzpflanze anzubauen, begründet sich darauf, dass sie einerseits deutlich weniger Wasser benötigt und andererseits eine Reihe traditioneller und moderner Anwendungsmöglichkeiten bietet. Um diese Hypothese zu untermauern, wurde ein multidisziplinäres Forschungsvorhaben entwickelt, das sowohl die Analyse der ökologischen und sozio-ökonomischen Potenziale dieser Pflanze und ihrer möglichen Vorteile gegenüber der Baumwolle gestattet, als auch eine umfassende Analyse ihrer Produktivität, ihres Wasserbedarfs und ihrer wirtschaftlichen Potenziale. Diese Analyse ist in drei Abschnitte unterteilgliedert. Biomasse und Nährstoffanalyse: Bei Felduntersuchungen wurden Proben von Biomasse entnommen und an fünf ausgewählten Standorten die räumliche Verteilung von A. pictum auf einer Karte eingetragen. An jedem der Standorte wurden nach dem Zufallsprinzip 3-5 Areale ausgewählt und nach dem von Mueller-Dombois und Ellenberg (1974) entwickelten Point-Center-Quarter-Verfahren stichprobenartig Biomasse entnommen. Gleichzeitig wurden an jeder dieser Orte Bodenprofile ausgehoben, um Proben aus den verschiedenen Schichten zu erhalten und die elektrische Leitfähigkeit wurde gemessen, um so den Bodensalzgehalt untersuchen zu können. Diese Schritte waren für die Bestimmung der physikalischen Gegebenheiten ebenso notwendig wie für Überlegungen zu alternativer Landnutzung. Das Ergebnis zeigt, dass die gesamte oberirdische Biomasse zwischen 0.6 t/ha (Qongaral 1) und 1.25 t/ha (Xayar 1) liegt, während die gesamte unterirdische Biomasse von A. pictum 11.25±5.41 t/ha beträgt. Die Biomasse von A. pictum, die im Vergleich zu anderen Steppen- und Wüstenökosystemen relativ niedrig ist, weist die Boden- und Wasserbedingungen auf, die für das Pflanzenwachstum in Wüstenrandgebieten typisch sind. Evapotranspiration und Wasserhaushalt: Die Evapotranspiration (ET) ist eine Schlüsselkomponente der Wasserbilanz und steht in engem Zusammenhang mit der Produktivität eines Ökosystems. Mit mobilen Klimastationen wurden Klimaparameter gemessen, anhand derer mit Hilfe der Penman-Monteith-Gleichung die Evapotranspiration (ET0) der Referenzpflanze errechnet werden konnte. Für die Berechnung des Canopy-Widerstandes wurden die diurnale Blatttranspiration und die Leitfähigkeit mit einem Porometer gemessen. Blattproben wurden fotografiert und analysiert, um den Blattflächenindex (LAI) im Untersuchungsgebiet und damit die Evapotranspiration der Pflanzen unter Standardbedingungen (ETc) sowie die Pflanzenfaktoren (Kc) zu berechnen. Schließlich wurde der Wasserverbrauch von A. pictum und Baumwolle ermittelt und verglichen, um festzustellen, welche der beiden Pflanzen für Trockengebiete besser geeignet ist. Das Ergebnis zeigt, dass Baumwolle im Vergleich zum Weltdurchschnitt einen hohen Ertrag und einen relativ niedrigen ETc erreichte. Von den drei getesteten Pflanzen, benötigte A. pictum während der Vegetationsperiode mit 217,2 mm pro Jahr die geringste Wassermenge. An zweiter Stelle kam die chinesische rote Dattel mit 339 mm und Baumwolle an letzter Stelle mit 524,7 mm, was bestätigt, dass A. pictum eine Alternative mit hohem Wassersparpotenzial ist. Ökonomische Analyse: Nach dem Schneeballprinzip oder Kettenstichprobenverfahren wurden Teilnehmer der Studie ausgewählt, die an einer strukturierten Fragebogenerhebung teilnahmen, um die gewünschten Informationen zu erhalten. Drei Ressourcenmanagementarten von Apocynum (Tisdell, 2005) wurden ermittelt und unter Verwendung der M.-Hilmi-Methode (2006) für jede von ihnen eine Kosten-Umsatz-Analyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass in unserer Studie alle drei Arten der institutionellen Landnutzung – freie Landwirtschaft (Open access), Weidewirtschaft, Agrarwirtschaft – vorhanden sind, und zwar in unterschiedlichem Ausmaß. Apocynum kostet 1083.35 Yuan/mu an Rohmaterial und erwirtschaftet 3267.63 Yuan/mu, das bedeutet einen Gewinn von 2184 Yuan/mu – den höchsten der drei miteinander verglichenen Cash-Crop-Pflanzen. Daraus schließen wir, dass A. pictum eine Möglichkeit bietet, die Vegetation in den ariden, versalzenen, flussnahen Ökosystemen des Tarim-Beckens zu verbessern, und gleichzeitig eine realisierbare Alternative zu Baumwolle als Cash Crop darstellt, da es einen gewissen Gewinn in Form von Tee und Fasern einbringt sowie Viehfutter liefert. KW - Nachhaltige Landnutzung KW - Tarimbecken KW - Ökosystemmanagement KW - Baumwollanbau KW - Substitution Hundsgiftgewächse KW - Sozioökonomischer Wandel Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-3044 ER - TY - THES A1 - Fleischer, Fabian Mark T1 - Untersuchung der Auswirkungen des Klimawandels auf die kinematische Entwicklung von Blockgletschern und die Entstehung blockgletscherähnlicher Landformen in den Ostalpen BT - Erkenntnisse aus der Nutzung historischer und moderner Fernerkundungsdaten N2 - 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 Ötztaler Alpen, Österreich. Darüber hinaus liefert die Arbeit am Beispiel des Zwieselbachferners in den Stubaier Alpen, Österreich, neue Erkenntnisse über die Entstehung von blockgletscherähnlichen periglazialen Landformen. Diese können durch das Zusammenwirken von Felsstürzen und dem fortschreitenden Abschmelzen von Gletschern unterhalb der Gleichgewichtslinie entstehen. In dieser Arbeit werden sowohl moderne Fernerkundungstechnologien, wie luftgestütztes LiDAR und digitale Luftbilder, als auch historische Datenquellen, wie analoge Luftbilder, historische Karten und Messdaten, verwendet. Durch diese Kombination können Fließgeschwindigkeiten und Höhenänderungen dieser Landschaftselemente über mehrere Jahrzehnte dokumentiert werden. Darüber hinaus ermöglicht dies eine detaillierte Untersuchung der Kinematik von Blockgletschern. Dabei reichen die Analysen auf Einzugsgebietsebene bis ins Jahr 1953 zurück. Für das Fallbeispiel des Inneren Ölgruben Blockgletschers reichen die Untersuchungen sogar bis ins Jahr 1922 zurück. Es wurde ein allgemeiner Trend in der Blockgletscherkinematik festgestellt, der mit der alpenweiten Beschleunigung seit den 1990er Jahren übereinstimmt. Die Analyse deutet darauf hin, dass dieser Trend hauptsächlich auf den Anstieg der Frühlings- und Sommertemperaturen und das frühere Eintreten des Endes der Schneebedeckung zurückzuführen ist. Dies unterstreicht die Relevanz des gegenwärtigen Klimawandels und seiner Auswirkungen auf die Blockgletscherbewegungen. Die Erkenntnisse, die durch die Erweiterung des Untersuchungszeitraums bis 1922 gewonnen werden konnten, bestätigen diese Annahmen und unterstreichen die Bedeutung kürzerer Warmphasen und der Gletscherüberprägung zum Ende der LIA auf die Kinematik. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Entlastung durch Gletscherschmelze und das Abschmelzen von Toteis zu einer erhöhten Wasserverfügbarkeit und zu Veränderungen des Spannungs- und Fließfeldes führen und somit erhöhte Fließbewegungen begünstigen. Die Untersuchung der multidekadischen Blockgletscherkinematik zeigte eine deutliche Variabilität 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 Veränderungen eine differenzierte Sensitivität oder Reaktionsdynamik der einzelnen Blockgletscher und Blockgletscherloben gegenüber Schwankungen und Änderungen der externen Einflussfaktoren. Dies weist auf die Bedeutung interner Faktoren für die Kinematik hin und unterstreicht die Komplexität dieser Geosysteme. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Entstehung und Entwicklung einer blockgletscherähnlichen 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 führt 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 lässt vermuten, dass dieser Teil des Gletschers nach dem vollständigen Abschmelzen des umgebenden Gletschers als periglaziale blockgletscherähnliche Landform erhalten bleibt. N2 - This cumulative dissertation deals with the effects of climate change on high mountain landscapes, in particular with the morphodynamics and long-term development of active rock glaciers in the Kaunertal in the Ötztal Alps, Austria. Furthermore, using the Zwieselbachferner in the Stubai Alps, Austria, as an example, the work provides new insights into the formation of rock glacier-like periglacial landforms. These can be formed by the interaction of rockfalls and the progressive melting of glaciers below the equilibrium line. In this work, both modern remote sensing technologies such as airborne LiDAR and digital aerial photographs and historical data sources such as analogue aerial photographs, historical maps and measurement data are used. Through this combination, flow velocities and elevation changes of these landscape elements can be documented over several decades. In addition, this enables a detailed investigation of the kinematics of rock glaciers. Here, the analyses at catchment level go back as far as 1953. For the case study of the Inner Ölgruben rock glacier, the investigations even go back to 1922. A general trend in rock glacier kinematics was found, which is consistent with the Alpine-wide acceleration since the 1990s. The analysis suggests that this trend is mainly due to the increase in spring and summer temperatures and the earlier occurrence of the end of snow cover. This underlines the relevance of current climate change and its impact on rock glacier movements. The findings obtained by extending the study period to 1922 confirm these assumptions and underline the importance of shorter warm phases and glacier overprinting at the end of the LIA on kinematics. Our results suggest that relief from glacier melt and melting of dead ice lead to increased water availability and changes in the stress and flow field, thus favouring increased flow. The study of multi-decadal rock glacier kinematics revealed significant variability in the response of individual rock glaciers and rock glacier lobes to similar external forcings. Despite the general acceleration trends since the 1990s, the timing, extent and temporal maxima of the kinematic changes reveal a differentiated sensitivity or response dynamics of the individual rock glaciers and rock glacier lobes to fluctuations and changes in the external forcing factors. This indicates the importance of internal factors for the kinematics and underlines the complexity of these geosystems. Another focus of this work is the investigation of the origin and development of a rock glacier-like landform caused by a rockfall on the Zwieselbachferner. Our results indicate that climate change plays a crucial role in the formation and development of such landforms. Its effects are particularly important with regard to glacier dynamics, debris input and thermal insulation of the underlying ice. In our case study, a rockfall leads to the formation of a debris-covered landform with an ice core, which has steep fronts and flanks due to the different melting rates of the debris-covered part and the surrounding glacier. Extrapolation of the ice thickness development suggests that this part of the glacier will remain as a periglacial rock glacier-like landform after the complete melting of the surrounding glacier. KW - Kauner Tal KW - Stubaier Alpen KW - Geomorphologie KW - Geodynamik KW - Postglaziale Landschaftsentwicklung KW - Klimawandelfolgen im Hochgebirge KW - Blockgletscherkinematik KW - Hochgebirgsgeomorphologie KW - Blockgletscher KW - Periglazial KW - Fernerkundung KW - Anthropogene Klimaänderung KW - Geschichte 1922-2023 Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-8501 ER - TY - THES A1 - Betz-Nutz, Sarah T1 - Vergleichende photogrammetrische Untersuchungen zu langfristigen Veränderungen der Morphodynamik auf neuzeitlichen Lateralmoränen ausgewählter Alpengletscher N2 - Seit dem Ende der Kleinen Eiszeit in der Mitte des 19. Jahrhunderts findet in den Alpen eine rasche Gletscherschmelze statt, die durch den aktuellen Klimawandel zusätzlich verstärkt wird. Im Zuge dessen werden große Areale mit lockerem Sediment freigelegt, unter anderem in Form von Lateralmoränen. Diese erfahren aufgrund ihres hohen Anteils an Lockermaterial und ihrer großen Neigung häufig eine Überformung durch geomorphologische Prozesse wie Muren, Rutschungen oder fluvialen Abtrag. Die Ergebnisse bisheriger Studien weisen darauf hin, dass die Geomorphodynamik auf Lateralmoränen während und im direkten Anschluss an die Gletscherschmelze am höchsten ist und im weiteren Verlauf abnimmt. Diese Untersuchungen fanden meist nur zu einem einzigen Zeitpunkt, aber auf Lateralmoränenabschnitten in verschiedenen Abständen zur rezenten Gletscherzunge statt. Diese Abstände wurden dabei mit einer unterschiedlich langen Zeit seit Entgletscherung gleichgesetzt. Im Gegensatz dazu wurde in dieser Arbeit anhand einer Auswahl von 10 Gletschervorfeldern in den Ostalpen der Frage nachgegangen, welche geomorphodynamischen Entwicklungen und Veränderungen von geomorphologischen Prozessen Lateralmoränen bei einer Beobachtung über Jahrzehnte hinweg zeigen. Für den Blick in die Vergangenheit wurden Archivluftbilder genutzt, die bis in die 1950er Jahre zurückreichen. Weitere Luftbilddatensätze stammen für die meisten untersuchten Gebiete aus den 1970er und 2000er Jahren. Die Luftbilder ermöglichten die Berechnung von Höhenmodellen, über deren Differenz Oberflächenveränderungen detektiert werden konnten. Aktuelle Fotoaufnahmen mit einer Drohne aus zwei aufeinanderfolgenden Jahren erlaubten zudem die hochgenaue Untersuchung rezent stattfindender Prozesse auf ausgewählten Abschnitten der Lateralmoränen. Die Ergebnisse zeigen ein sehr differenziertes Bild der Entwicklung der Morphodynamik und identifizierten Lateralmoränenabschnitte, deren Erosionsraten stagnieren, einen Lateralmoränenabschnitt mit zunehmenden Raten sowie eine überwiegende Anzahl mit über die Jahrzehnte abnehmender Morphodynamik, die jedoch bei vielen dieser Flächen auf einem hohen Niveau verbleibt. So weisen Moränenabschnitte mit hoher Morphodynamik ab Beginn des Beobachtungszeitraumes größtenteils bis heute sehr hohe Erosionsraten von bis zu 11 cm im Jahr auf und sind von einer starken Runsenbildung am Oberhang geprägt. Ein Zusammenhang zwischen der Entwicklung der Morphodynamik und der Zeit seit Entgletscherung konnte nur sehr bedingt festgestellt werden. Vielmehr deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Beschaffenheiten der Lateralmoränen wie die primäre Hangneigung zum Zeitpunkt der Entgletscherung großen Einfluss auf die spätere Morphodynamik ausüben. Aufgrund dieser Beobachtungen muss hinterfragt werden, inwiefern Vergleichsuntersuchungen von Moränenabschnitten in unterschiedlicher Entfernung zur rezenten Gletscherzunge tatsächlich Hinweise auf den Ablauf der Stabilisierung von Lateralmoränen liefern und ob die vorgeschlagenen Modelle einer raschen Stabilisierung innerhalb einiger Jahrzehnte nach Entgletscherung aufgrund dessen, was die in die Vergangenheit reichenden Daten zeigen, nicht überdacht werden müssen. N2 - Since the end of the Little Ice Age (LIA) in the middle of the 19th century the glaciers in the Alps were subject to severe recession that is enhanced by the recent climate change. The retreating glaciers expose large areas with loose sediments, amongst others in the form of lateral moraines. Due to their instability and high slope angle, the lateral moraines are reworked by geomorphological processes such as debris flows, slides or fluvial erosion. Previous studies have provided indications that the geomorphodynamics on lateral moraines are highest during and immediately after glacier melt and decline subsequently. These surveys, however, were mostly conducted at a single point in time only. Instead, lateral moraine sections at different distances from the recent glacier terminus were assumed to represent varying time spans since deglaciation. By contrast, this work studied which geomorphodynamic developments and changes of geomorphological processes on lateral moraines emerge during an observation over decades, based on a selection of 10 glacier forefields in the eastern Alps. To look into the past, archival aerial images reaching back to the 1950s were utilized. Furthermore, aerial image datasets from the 1970s and the 2000s were at disposal. The aerial images laid the foundation for the computation of digital elevation models and, by calculating the difference between the models, allowed for the detection of surface elevation changes. Additionally, campaigns with a drone were conducted in two consecutive years for selected lateral moraine sections, enabling a high-resolution analysis of the processes currently occurring. The results concerning the development of morphodynamics on lateral moraine sections are diverse: some slopes display a stagnation of the erosion rates, the rates on one section merely increase and the majority of slopes show a decline of the morphodynamics over decades, which, however, stay on a high level in many cases. In particular, moraine sections with high morphodynamics in the beginning of the observation period mostly show high erosion rates up until now with values up to 11 cm per year. These moraine sections also feature heavy gullying on their upper slopes. A correlation between the development of morphodynamics and the time since deglaciation could scarcely be established. In fact, the results rather indicate that characteristics of the lateral moraines such as the initial slope angle at the time of deglaciation have a significant influence on the later morphodynamics. These observations raise concerns whether analyses based on the comparison of lateral moraine sections with different distances to the glacier terminus can provide sound evidence concerning their process of stabilization. Instead, models proposing a rapid stabilization within decades after deglaciation may need to be revisited in view of results that are based on the processing of historic records. KW - Moräne KW - Geomorphologie KW - Abtragung KW - Fotogrammetrie KW - Lateralmoränen KW - Paraglaziale Anpassung KW - Morphodynamik KW - Historische Luftbilder KW - Drohnenaufnahmen KW - Erosion Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-6980 ER -