55 Geowissenschaften, Geologie
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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.
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.