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 - Stark, Manuel T1 - Chancen und Grenzen der photogrammetrischen Auswertung von luftgestützten Foto- und LIDAR-Aufnahmen für das geomorphologische Prozessverständnis auf Einzugsgebietsskala in komplexen Terrains BT - [kumulative Dissertation] N2 - Um die langfristige Genese einer Landschaft nachvollziehen zu können, ist es nötig, die Prozesse vergangener Zeiten bzw. die daraus resultierenden Geländeformen möglichst 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. Für Europa sind diese für viele Regionen ab den frühen 1950er Jahren, vereinzelt sogar ab den 1930er Jahren erhältlich. Die potentiell erzielbaren Genauigkeiten topographischer Aufnahmen sind von einer Vielzahl an Faktoren gesteuert. Diese können aufgrund unterschiedlicher Sensoren und der individuellen naturräumlichen Ausstattung eines jeden Untersuchungsgebietes sehr unterschiedlich sein. Die Qualität der finalen Produkte, im Speziellen die resultierenden Genauigkeiten und Auflösungen (räumlich und zeitlich) der Höhen- und Geländemodelle, wird vor allem von der Datenaufnahme und -Verarbeitung gesteuert. Bereits ab Mitte des 20. Jahrhunderts wurde damit begonnen Sedimentbilanzen für gesamte Einzugsgebiete zu erstellen, um die Prozessvielfalt und -Interaktion besser zu verstehen. Die Untersuchungen wurden zumeist auf der Hang- oder Plotskala durchgeführt. Mittels Extrapolation konnten so die Sedimentbilanzen für ganze Einzugsgebiete berechnet werden. Diese Arbeiten lieferten wichtige Erkenntnisse in Bezug auf den Sedimenthaushalt in bestimmten Teileinzugsgebieten, konnten aber noch keine detaillierten Aussagen über die räumliche und zeitliche Variabilität der geomorphologischen Prozesse liefern. Prozesse geringer Magnituden konnten mit den klassischen analogen Messmethoden nur schwer oder gar nicht gemessen werden. Selbiges gilt für 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 können. Die rasch voranschreitenden technologischen Entwicklungen im Computersektor und die Kommerzialisierung des Drohnenmarktes ab 2013 eröffneten einer Vielzahl von Anwendern aus den verschiedensten Geowissenschaften, im Speziellen aber aus der Geomorphologie, den Zugang zu photogrammetrischen Verfahren. Die vorliegende kumulative Dissertation beschäftigt sich mit der Frage nach den Chancen und Grenzen luftgestützter photogrammetrischer Produkte zur Verbesserung des geomorphologischen Prozessverständnisses 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 Luftbilddatensätzen mittels der Structure-from-Motion Methode. Neben der Frage nach dem Einfluss verschiedener Aufnahme- und Auswerteparameter auf die Genauigkeit der resultierenden Höhen- und Geländemodellen liegt der weitere Fokus auf der Beurteilung langfristiger geomorphologischer Veränderungen in den einzelnen Untersuchungsgebieten (Eichstätt, Kaunertal, Toskana). Trotz möglichst stabiler Aufnahmebedingungen und -Parameter zeigen die Geländemodelle der einzelnen UAS unterschiedliche Fehlermagnituden und -ausprägungen. Für die Modelle XR6, Inspire 2 und Phantom 4 Pro sind die Unterschiede für 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 Größe, des Gewichtsvorteils und der damit einhergehenden Anwenderfreundlichkeit kann der Einsatz des Phantom 4 Pro UAS vor allem in schwer zugänglichem Gelände vorteilhaft sein. Auf die Verwendung von UAS mit rolling-shutter-Sensoren (hier: Mavic Pro) sollte aufgrund höherer geometrischer Verzerrungen und den daraus resultierenden Problemen bei der Bildverarbeitung mittels SfM-MVS verzichtet werden. Bezüglich der Verwendung von historischen Luftbildern zeigen alle innerhalb dieser Arbeit enthaltenen Studien die Eignung solcher Datensätze zur SfM-MVS basierten Rekonstruktion von Geländeoberflächen in komplexen Terrains auf Einzugsgebietsebene. Die Analysen zeigen, dass die Inklusion von Linsen-/Kamera-Kalibrierungsparametern in der SfM-MVS-Verarbeitung die Geländemodellrekonstruktion maßgeblich verbessert. Fehlerhaft rekonstruierte Oberflächen treten vor allem in Datensätzen auf, die ohne Kalibrierungsinformationen berechnet wurden auf. In den aus JPEG-Daten berechneten Geländemodellen sind diese im Vergleich zu den TIFF-Datensätzen weit stärker ausgeprägt, 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 Veränderungen in den geomorphologischen Systemen ganzer Einzugsgebiete besser zu verstehen. N2 - In order to understand the long-term genesis of a landscape, it is necessary to reconstruct the processes of past times or the resulting terrain forms as accurately as possible. In addition to measuring current process rates, this requires the integration of historical process rates from measurement data under past environmental conditions. In this context, the great potential of historical aerial photographs from a wide variety of archives becomes apparent. For Europe, these are available for many regions from the early 1950s, in some cases even from the 1930s. The potentially achievable accuracies of topographic surveys are controlled by a variety of factors. These can vary greatly due to different sensors and the individual natural conditions of each survey area. The quality of the final products, especially the resulting accuracies and resolutions (spatial and temporal) of the elevation and terrain models, is mainly controlled by the data acquisition and processing. As early as the mid-20th century, sediment balances were calculated for entire catchments to better understand process diversity and interaction. These studies were usually conducted at the slope or plot scale. By means of extrapolation, sediment balances could be calculated for entire catchments. This work provided important insights into the sediment budget in certain sub-catchments, but could not yet provide detailed information on the spatial and temporal variability of geomorphological processes. Processes of low magnitudes could only be measured with difficulty or not at all with the classical analog measurement methods. The same applies to processes of high magnitude but low frequency, if they did not occur in the corresponding observation period, but sometimes make a large contribution to the sediment budget of the catchment and can thus influence the entire geomorphological system. Rapidly advancing technological developments in the computer sector and the commercialization of the drone market starting in 2013 opened up access to photogrammetric techniques to a wide range of users from various geosciences, but especially from geomorphology. This cumulative dissertation addresses the question of the opportunities and limitations of airborne photogrammetric products for improving geomorphological process understanding of complex landscapes at the catchment scale. The six individual studies included in the dissertation focus on different methodological and technical aspects. Methodologically, the focus is on the evaluation of different UAS models from different price and weight classes as well as the processing of historical aerial image data sets using the structure-from-motion method. In addition to the question of the influence of different recording and evaluation parameters on the accuracy of the resulting elevation and terrain models, the further focus is on the assessment of long-term geomorphological changes in the individual study areas (Eichstätt, Kaunertal, Tuscany). In spite of the most stable possible recording conditions and parameters, the terrain models of the individual UAS show different error magnitudes and characteristics. For the models XR6, Inspire 2 and Phantom 4 Pro the differences are not relevant for most geomorphological investigations due to the small standard deviations of 5 cm (XR6, Inspire 2 and Phantom 4 Pro) to 16 cm (Mavic Pro). Due to the small size, the weight advantage and the resulting user-friendliness, the use of the Phantom 4 Pro UAS can be advantageous, especially in terrain that is difficult to access. The use of UAS with rolling-shutter sensors (here: Mavic Pro) should be avoided due to higher geometric distortions and the resulting problems with image processing using SfM-MVS. Regarding the use of historical aerial imagery, all studies included within this thesis show the suitability of such datasets for SfM-MVS based reconstruction of terrain surfaces in complex terrains at the catchment scale. The analyses show that the inclusion of lens/camera calibration parameters in SfM-MVS processing significantly improves terrain model reconstruction. Incorrectly reconstructed surfaces occur mainly in datasets computed without calibration information. In terrain models computed from JPEG data, these are much more pronounced compared to TIFF datasets, and the TIFF-based models show significantly lower standard deviations. In particular, the fusion of results from short- and long-term studies offers great potential to better understand changes in the geomorphological systems of entire catchments. KW - Orcia KW - Prozessdynamik KW - Quantifizierung KW - Photogrammetrie KW - Structure from Motion KW - Landschaftsentwicklung KW - Flusserosion KW - Rekonstruktion KW - Topografie KW - Geschichte 1976-1994 KW - Geomorphologie KW - Drohne | Flugkörper KW - Punktwolke KW - Forschungsplanung KW - Fotogeologie KW - Luftbild KW - Luftbildauswertung KW - Datenformat KW - Historische Landschaftskunde KW - Kauner Tal KW - Blockgletscher KW - Dynamische Geomorphologie KW - Libanon | Nord KW - Archäologische Stätte KW - Luftbildarchäologie Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-7504 ER - TY - THES A1 - Hilger, Ludwig T1 - Quantification and regionalization of geomorphic processes using spatial models and high-resolution topographic data: A sediment budget of the Upper Kauner Valley, Ötztal Alps. N2 - 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 (Ötztal 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. N2 - Im Zuge der fast kontinuierlichen Klimaerwärmung seit Ende der kleinen Eiszeit stehen in den proglazialen Räumen der Alpen große Mengen an Lockermaterial für eine Mobilisierung durch verschiedene Sedimenttransportprozesse zur Verfügung. Diese Tatsache kann auch am Gepatschferner des oberen Kaunertals (Ötztaler Alpen, Tirol) festgestellt werden und Veränderungen des Sedimenthaushaltes des Einzugsgebietes des Gepatschstausees sind die Folge. Das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein aktuelles Sedimentbudget dieses Gebietes zu erstellen. Ein wesentliches methodisches Merkmal der durchgeführten Arbeiten war die Verwendung untersuchungsgebietsweiter LiDAR-Vermessungsdaten (TLS und ALS) von vergleichsweise hoher zeitlicher und räumlicher Dichte. Nach der Verarbeitung und Auswertung der mehrere Milliarden Messpunkte umfassenden Datenbasis und umfangreicher zusätzlicher Feld-, Kartierungs- und Modellierungsarbeiten war es möglich, den Sedimenttransport durch alle relevanten geomorphologischen Prozesse auf der Skale des Gesamtuntersuchungsgebietes zu quantifizieren und die entsprechenden Transportwege zu lokalisieren. Durch die Einbettung der Arbeit im Forschungsprojekt PROSA war es möglich, neben spezifischen eigenen Messungen, die Ergebnisse mehrerer Teilprojekte als Grundlage für die Regionalisierung der Sedimenttransportraten auf das 62 km² große Gesamtuntersuchungsgebiet zu verwenden. Es werden Ergebnisse zum Sedimenttransport durch Steinschlag, Felssturz, Murgänge, Lawinen, Kriechprozesse auf Schutthalden, fluviale Prozesse auf Hängen und in den Hauptgerinnen, sowie durch Blockgletscher und Gletscher vorgelegt und diskutiert. Um verschiedene Prozesse vergleichbar zu machen, wurde zusätzlich jeweils die geleistete geomorphologische Arbeit berechnet. Das resultierende Sedimentbudget (Referenzzeitraum 2012-2014) zeigt nicht nur die relative Bedeutung der genannten Prozesse und Räume (proglazial vs. nicht-proglazial) im oberen Kaunertal, sondern gibt auch Einblicke in die Bedeutung von Großereignissen und die Konfiguration eines Sedimenttransportnetzwerkes hinsichtlich dessen Konnektivität. KW - Kaunertal KW - Hochgebirge KW - Sedimenttransport KW - Geoinformationssystem KW - Fernerkundung KW - remote sensing KW - spatial modelling KW - erosion KW - deposition KW - sediment budget KW - Gepatschferner Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-3814 ER - TY - THES A1 - Rom, Jakob T1 - Veränderung der Murdynamik im Horlachtal, Tirol unter den Einflüssen des Klimawandels seit dem Ende der Kleinen Eiszeit um 1850 BT - [kumulative Dissertation] N2 - Murgänge treten in allen Gebirgsregionen weltweit als Naturgefahr auf und sind ein wichtiger Faktor für den Sedimenthaushalt hochalpiner Gebiete. Um mögliche Veränderungen der Murdynamik im Klimawandel feststellen zu können, sind lange Zeitreihen notwendig, welche die Muraktivität möglichst vollständig dokumentieren. Solche detaillierten und weit zurückreichenden Murchroniken für ein alpines Einzugsgebiet sind jedoch sehr selten. In dieser Arbeit werden Fernerkundungsmethoden in Kombination mit lichenometrischen Datierungen verwendet, um die Muraktivität im Horlachtal (Tirol) seit dem Ende der Kleinen Eiszeit um 1850 zu analysieren. Verfügbare Luftbildüberflüge (seit 1947) und Daten aus luftgestütztem Laserscanning (seit 2006) werden ausgewertet, um Murgänge im gesamten Untersuchungsgebiet zu detektieren. Um den Zeitraum der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts und der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts abzudecken, wird eine lokale lichenometrische Referenzkurve für das Horlachtal erstellt, sodass mithilfe der lichenometrischen Datierung auch alte Murablagerungen zeitlich eingeordnet werden können. Insgesamt können durch die Fernerkundungsmethoden 991 Einzelmurereignisse zwischen 1947 und 2022 identifiziert und ausgewertet werden. Die lichenometrischen Messungen ermöglichen zudem die Datierung von 47 Murablagerungen seit ca. 1850. Aus diesen Ergebnissen können 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 Muraktivität feststellen. Allerdings zeigen die Ergebnisse starke räumliche Unterschiede der Muraktivität, die vorwiegend aus den unterschiedlichen topographischen Gegebenheiten, den morphometrischen Eigenschaften der hydrologischen Einzugsgebiete und der stark lokalen sommerlichen Gewitterzellen hervorgeht. Um die detektierte Muraktivität mit hydrometeorologischen Auslöseereignissen in Zusammenhang zu bringen, wird in dieser Arbeit eine Auswertung von murauslösenden Starkniederschlagsereignissen angeschlossen. Zu diesem Zweck werden zeitlich und räumlich hochaufgelöste Niederschlagsdaten eines Klimamodells für den Zeitraum 1850 bis 2015 untersucht. Auch hier zeigt sich, dass sich die Anzahl von Starkregenereignissen im Untersuchungszeitraum nicht signifikant ändert, es aber große räumliche Unterschiede gibt. Zusammenfassend betrachtet zeichnen sich einige Zusammenhänge zwischen der detektierten Muraktivität und den Niederschlagsdaten ab. Insgesamt lässt sich feststellen, dass sich die Folgen des Klimawandels nicht signifikant auf die Murdynamik im Horlachtal ausgewirkt haben. Auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit können auch für die kommenden Jahre keine deutlichen Veränderungen der Muraktivität erwartet werden. N2 - Debris flows occur in all mountain regions worldwide as a natural hazard and are an important factor for the sediment balance of high alpine areas. In order to be able to determine possible changes in debris flow dynamics under climate change, long time series are necessary that document debris flow activity. However, such detailed and long debris flow records for an alpine catchment are very rare. In this work, remote sensing methods in combination with lichenometric dating are used to analyse debris flow activity in the Horlachtal (Tyrol) since the end of the Little Ice Age around 1850. Available aerial images (since 1947) as well as data generated from airborne laser scanning (since 2006) are evaluated to detect debris flows in the entire study area. In order to cover the period of the second half of the 19th century and the first half of the 20th century, a local lichenometric reference curve is established for the Horlachtal, so that old debris flow deposits can also be dated with the help of lichenometric dating. In total, 991 individual debris flow events between 1947 and 2022 can be identified and evaluated using the remote sensing methods. The lichenometric measurements also allow to date 47 debris flow deposits since about 1850. From these results, highly active debris flow periods can be derived in which at least one major debris flow event must have taken place: Around 1850, around 1900, 1930-1942, 1954-1973, 1990-2009 and from 2022 onwards. Neither the frequency of debris flows nor a temporal analysis of debris flow magnitudes show an increasing or decreasing trend. However, the results show strong spatial differences in debris flow activity, which are mainly due to the different topographic conditions, the morphometric characteristics of the hydrological catchments and the very local summer thunderstorm cells. In order to relate the detected debris flow activity to hydrometeorological triggering events, an evaluation of debris flow triggering heavy precipitation events is included in this thesis. For this purpose, temporally and spatially high-resolution precipitation data from a climate model for the period 1850 to 2015 are examined. Again, the number of heavy rainfall events does not change significantly over the study period, but there are large spatial differences. In summary, some correlations between the detected debris flow activity and the precipitation data emerge. Overall, it can be concluded that the consequences of climate change have not had a significant impact on the debris flow dynamics in the Horlachtal. Based on the results of this work, no significant changes in debris flow activity can be expected for the coming years. KW - Horlachtal KW - Mure KW - Geomorphologie KW - Geodynamik KW - Fernerkundung KW - Murgang KW - Starkregen KW - Lichenometrie KW - Naturgefahr KW - Klimawandel KW - Niederschlagsmessung KW - Anthropogene Klimaänderung KW - Geschichte 1850-2023 Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-8420 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 - 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 - TY - THES A1 - Altmann, Moritz T1 - Langzeit-Quantifizierung von Erosionsprozessen auf proglazialen Flächen hochalpiner Geosysteme seit dem Ende der Kleinen Eiszeit im Kontext des Klimawandels BT - [kumulative Dissertation] N2 - Das Abschmelzen der Gletscher in den europäischen Alpen seit dem Ende der Kleinen Eiszeit (LIA) um die Mitte des 19. Jahrhunderts, das durch den Klimawandel noch verstärkt wurde, hat seitdem zur Entstehung großflächiger proglazialer Bereiche geführt. Diese unterliegen zum Teil einer lang anhaltenden und intensiven Morphodynamik. Trotz vieler Forschungsanstrengungen bestehen nach wie vor einige Wissenslücken über die sich verändernde Morphodynamik. Für quantitative Langzeitanalysen dieser wurden in einigen Studien historische Luftbilder verwendet. Da diese aber erst ab Mitte des 20. Jahrhunderts zur Verfügung stehen, ergibt sich bis zum Ende des LIA eine zeitliche Lücke von ca. 100 Jahren, für die die Reaktion der Flächen auf die Eisfreisetzung kaum bekannt ist. Um entsprechende Aussagen treffen zu können, sind daher weitere Daten und Untersuchungen erforderlich. Inwieweit sich das Erosionsmuster der geomorphologisch aktiven Flächen über die letzten Jahrzehnte hinweg verändert hat, ist ebenfalls nicht bekannt. Auch der Einfluss sich ändernder externer Faktoren, wie Temperatur und Niederschlag auf geomorphologische Hangprozesse und der Einfluss der sich klimawandelbedingt ändernden Naturraumausstattung proglazialer Flächen auf Erosions- und Akkumulationsflächen, sind unzureichend untersucht. Um den Fortschritt der paraglazialen Hanganpassung beurteilen zu können, fehlen zudem jahrzehntelange Vergleichswerte der Erosionsraten der LIA-Lateralmoränen mit denen außerhalb dieser Flächen, z.B. auf würmzeitlichen proglazialen Flächen. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die genannten Forschungslücken zu adressieren und entsprechende Ergebnisse mit bestehenden Studien zu diskutieren. Um einen ausreichend langen Untersuchungszeitraum zu gewährleisten, wurden verschiedene topographische Datengrundlagen aus unterschiedlichen Zeiträumen, basierend auf unterschiedlichen Fernerkundungsdaten, verwendet und miteinander kombiniert. Dazu gehören 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 für flächenhafte Analysen bzw. zu digitalen Geländemodellen für volumetrische Analysen aufbereitet wurden. Um den Analysezeitraum in die zweite Hälfte des 19. und die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts auszudehnen, wurden einerseits historische terrestrische Schrägaufnahmen mittels digitalem Monoplotting ausgewertet und andererseits historische topographische Karten zu digitalen Geländemodellen prozessiert. Neben den topographischen Datensätzen wurden zudem naturräumliche Informationen wie meteorologische, hydrologische und vegetationskundliche Daten analysiert. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass die beiden hier vorgestellten Ansätze geeignet sind, den Zeitraum für quantitative Analysen der Morphodynamik auf LIA-Lateralmoränen und damit die Untersuchung paraglazialer Hanganpassungsprozesse zeitlich bis in die zweite Hälfte des 19. und die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts zu erweitern. Die flächenhafte Analyse der Veränderung geomorphologisch aktiver Flächen auf Basis georeferenzierter Orthofotos zeigt eine nahezu kontinuierliche Flächenzunahme der (initialen) Runsensysteme eines LIA-Lateralmoränenabschnittes im Zeitraum zwischen 1890 und 2020. Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts zeigen die volumetrischen Analysen, die am gleichen Hang durchgeführt wurden, allerdings eine Abnahme der geomorphologischen Aktivität. Ein Differenzgeländemodell, das aus karten- und luftbildbasierten digitalen Geländemodellen berechnet wurde, ermöglichte es zudem, eine Rutschung mit entsprechend höherer 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 Aktivität der LIA-Lateralmoränen. In einigen Fällen kann auch ein zunehmender Trend oder ein Verbleiben der Morphodynamik auf ähnlichem Niveau nachgewiesen werden. Dies kann als Verzögerung des paraglazialen Anpassungsprozesses interpretiert werden, bzw. zeigt, dass die Systeme einer solchen Anpassung auch entgegenlaufen können. Bei der Analyse der Entwicklung der Erosionsmuster auf den Hängen konnten vor allem zwei Gruppen von geomorphologisch aktiven Flächen mit unterschiedlichen Reaktionen identifiziert werden. Auf der einen Seite zeigt eine Gruppe nicht nur einen abnehmenden Sedimentaustrag, sondern auch eine anfänglich deutlich höhere Variabilität des Erosionsmusters innerhalb der Fläche, die im Laufe der Jahrzehnte konstanter wird. Eine weitere Gruppe zeigt ebenfalls eine Abnahme des Sedimentaustrags über die Jahrzehnte, jedoch bleibt das Erosionsmuster innerhalb der Fläche über die Zeiträume hinweg konstant, so dass beide Gruppen in den letzten Jahrzehnten ein ähnliches Verhalten zeigen. Die entsprechenden Ergebnisse führten schließlich zur Entwicklung des „Sedimentaktivitätskonzepts“, welches den paraglazialen Hanganpassungsprozess der letzten Jahrzehnte zusammenfasst. Erosionsflächen mit einer höheren mittleren und maximalen Hangneigung sowie einer größeren Hanglänge weisen generell höhere geomorphologische Aktivitäten auf als solche mit entsprechend geringeren Werten. Diese Charakteristik scheint jedoch einen größeren Einfluss auf die geomorphologische Aktivität zu haben als die Zeit der Eisfreiwerdung. Analysen sich verändernder externer Faktoren, wie der Temperatur- und Niederschlagswerte, konnten sowohl fördernde als auch hemmende Auswirkungen auf geomorphologische Hangprozesse identifizieren, sodass abschließend nicht beurteilt werden kann, inwieweit sich diese tatsächlich auf die Erosionsprozesse der letzten Jahrzehnte der LIA-Lateralmoränen ausgewirkt haben. Es ist davon auszugehen, dass der andauernde paraglaziale Anpassungsprozess, der in der Regel mit einer Abnahme der Morphodynamik proglazialer Flächen verbunden ist, hier einen deutlich größeren Einfluss hat, als die sich ändernden meteorologischen Einflüsse. Die Langzeit-Vegetationsanalysen zwischen 1890 und 2020 haben gezeigt, dass sich die Vegetation innerhalb eines LIA-Lateralmoränenabschnitts vor allem in den Bereichen entwickelt, die geomorphologisch nicht aktiv sind. In den geomorphologisch aktiven Flächen schwankt die Vegetationsausbreitung deutlich stärker, da diese durch Erosions- und Ablagerungsprozesse regelmäßig zurückgedrängt wird. Mit zunehmendem Abfluss konnte in jüngerer Zeit beobachtet werden, dass Akkumulationsflächen seitlich erodiert werden können. Ebenso kann gezeigt werden, dass die geomorphologische Aktivität innerhalb des Vorfluters eine Verflachung im unteren Bereich der Hänge unterbindet und letztlich eine Verlandung der Erosionsbasis verhindert, was wiederum für die angrenzenden Hänge erosionsfördernd sein kann. Der Vergleich mit den langjährigen Erosionsraten außerhalb der proglazialen Flächen zeigt, dass die Erosionsraten auf den LIA-Lateralmoränen um einige Magnituden höher liegen. Daraus kann geschlossen werden, dass sich diese noch deutlich in der Phase der paraglazialen Anpassung befinden. N2 - Glacier retreat in the European Alps since the end of the Little Ice Age (LIA) in the mid-19th century, intensified by climate change, has led to the formation of large proglacial areas. Some of these areas are subject to long-term and intensive morphodynamics. Despite many research efforts, there are still some gaps in our knowledge of the changing morphodynamics. For quantitative long-term analyses of these, some studies have used historical aerial photographs. However, since these are only available from the mid-20th century onwards, there is a temporal gap of about 100 years until the end of the LIA, for which the response of the areas to ice-loss conditions is hardly known and therefore additional data must be used to draw corresponding conclusions. The degree to which the erosion pattern of geomorphic active areas has changed over recent decades is also unknown. The influence of changing external factors such as temperature and precipitation on geomorphological slope processes, and the influence of changing natural environment of proglacial areas due to climate change on erosion and accumulation areas are also poorly understood. Furthermore, in order to assess the progress of paraglacial slope adjustment, there is a lack of decade-long comparative values of erosion rates of LIA lateral moraines with those outside these areas. Therefore, the aim of this work is to address the mentioned research gaps and to discuss corresponding results with existing studies. In order to ensure a sufficiently long investigation period, various topographic data sets from different time periods, based on different remote sensing methods, were used and combined with each other. These include historical and current aerial photographs from the mid-20th century and current Light Detection and Ranging data from the mid-2000s, which were processed accordingly to orthophotos for areal analyses or to digital terrain models for volumetric analyses. In order to extend the period of analysis into the second half of the 19th and the first half of the 20th century, historical terrestrial oblique images were processed using digital monoplotting and historical topographic maps were processed into digital terrain models. In addition to topographic data sets, natural information such as meteorological, hydrological and vegetation data was also analyzed. The results show that the two approaches presented here are suitable for extending the time period for quantitative analyses of the morphodynamics of LIA lateral moraines and thus the investigation of paraglacial slope adjustment processes temporally into the second half of the 19th century and the first half of the 20th century. The areal analysis of the change in geomorphologically active areas based on georeferenced orthophotos shows an almost continuous increase in the area of the (initial) gully systems of a LIA lateral moraine section in the period between 1890 and 2020. Since the middle of the 20th century, however, volumetric analyses carried out on the same slope show a decrease in geomorphic activity. A digital terrain model of difference calculated from map- and aerial-image-based digital terrain models also made it possible to identify a landslide of correspondingly higher magnitude that occurred between 1922 and 1953. The volumetric analyses covering a period of several decades (from the mid-20th century) generally show a decrease in geomorphologic activity of the LIA lateral moraines. In some cases, an increasing trend or an activity at a similar level can also be detected. This can be interpreted as a delay in the paraglacial adjustment process, or shows that the systems can also act against such adjustment. Analysing the development of erosion patterns on the slopes, two groups of geomorphic active areas with different responses could be identified. On the one hand, one group shows not only a decrease in sediment yield, but also an early clearly higher variability of the erosion pattern within the area, which becomes more constant over the decades. Another group also shows a decrease in sediment yield over the decades, but the erosion pattern within the area remains constant over the time periods, so that both groups show a similar behavior over the last decades. The corresponding results finally led to the development of the "sediment activity concept", which summarizes the paraglacial slope adjustment process over the last decades. In general, erosion areas with higher mean and maximum slope gradients and greater slope lengths have higher geomorphological activity than those with correspondingly lower values. However, this characteristic seems to have a greater influence on geomorphological activity than the time of ice loss. Analyses of changing external factors, such as temperature and precipitation, could identify both promoting and inhibiting effects on geomorphological slope processes, so the extent to which they have actually influenced the erosion processes of the last decades of the LIA lateral moraines cannot be assessed finally. It can be assumed that the ongoing paraglacial adjustment process, which is usually associated with a decrease in the morphodynamics of proglacial areas, has a much greater influence here than the changing meteorological influences. The long-term vegetation analyses between 1890 and 2020 have shown that vegetation within a LIA lateral moraine develops mainly in the geomorphic inactive areas. In the geomorphic active areas, the vegetation cover is much more variable as it is regularly reduced by erosion processes. With increasing runoff, it has recently been observed that accumulation areas can be eroded laterally. It can also be shown that the geomorphic activity within the channel prevents a flattening in the lower part of the slopes and ultimately a sedimentation of the erosion base, which in turn can promote erosion on the adjacent slopes. The comparison with the long-term erosion rates occurring outside the proglacial areas shows that the erosion rates on the LIA lateral moraines are several magnitudes higher. It can therefore be concluded that these are still clearly in the phase of the paraglacial slope adjustment. T2 - Long-term quantification of erosion on proglacial areas of high alpine geosystems since the end of the Little Ice Age in the context of climate change KW - Ostalpen KW - Glazialerosion KW - Dynamische Geomorphologie KW - Fernerkundung KW - Anthropogene Klimaänderung KW - Geschichte 1890-2020 Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:824-opus4-8707 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 - 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 - 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 -