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Bodenerosion und besonders Gully-Erosion sind zwei der hauptverantwortlichen
Erscheinungen auf der Erde, die zu einer Abnahme der Produktivität von Böden und zur
Verunreinigung von Wasserressourcen führen. Gully-Erosion gehört zu den intensivsten
Prozessen der Land-Degradation, besonders in großen Teilen Irans, die ackerbauliche
Nutzung und Weideland bedrohen. Vorangegangenen Studien zufolge zählen das anstehende
Gestein, die Vegetationsdichte, die Topographie und die Landnutzung und ihre Veränderung
zu den Hauptursachen für Bodenerosion und Gully-Erosion im Speziellen.
Im ersten Teil der Arbeit wird die Anfälligkeit des Mazayjan-Beckens (MZJ) im Südwesten
Irans hinsichtlich der Gully-Erosion ermittelt. Hierfür wurden eine detaillierte digitale
Geländeanalyse sowie eine stochastische Modellierung basierend auf den Prinzipien der
mechanischen Statistik durchgeführt. Zu den Geländeparametern mit dem größten Einfluss
zählen der Konvergenz Index, die Horizontalwölbung sowie die Hangneigung. Gully-Erosion
ist die einflussreichste Form der Wasser-Erosion und trägt signifikant zur Sedimentdynamik
im Einzugsgebiet bei.
Aus diesem Grund wurden im zweiten Teil dieser Arbeit Geographische Informationssysteme
und Fernerkundungsdaten eingesetzt, um Eingabedaten für die numerischen Modelle zu
generieren, welche Erosions- und Ablagerungsraten im MJZ-Becken ermitteln. Da
verschiedene Mechanismen wie Graben-, Sheet- und Gully-Erosion im Untersuchungsgebiet
vorkommen, wurde das Unit Stream Power-based Erosion Deposition-Modell (USPED) in
Kombination mit dem Stream Power Index (SPI) und der Flow Accumulation (FA)
ausgewählt. Den Berechnungen zufolge, bei welchen die USPED angewandt und Gully-
Erosion durch den SPI ermittelt wurde, sind rund 17,5 % der Flächen im Untersuchungsgebiet
stabil oder von sehr geringen Erosions- und Ablagerungsraten betroffen. 28,2 % hingegen
unterliegen sehr hoher Erosion und 19,2 % sind von Ablagerungsprozessen betroffen.
Tektonische Aktivität im Untersuchungsgebiet, welches Teil der Zargos-Berge (ZM) ist, trug
in der Vergangenheit signifikant zur Ausbildung der Abflussbedingungen bei und dadurch zur
Entwicklung der Landschaft. Jüngere tektonische Prozesse (Oberes Quartär) in Form von
Erdbeben und damit verbundenen Hebungsprozessen, Brüchen und Verwerfungen sind in
großen Teilen des Untersuchungsgebiets noch aktiv.
Im dritten Teil dieser Arbeit liegt der Schwerpunkt auf der Ermittlung der Anfälligkeit
geologischer Formationen hinsichtlich der Gully-Erosion, welche auch durch die jüngeren
tektonischen Aktivitäten verursacht wurden Dies erfolgte anhand von Digitalen Oberflächenmodellen (DEMs) unterschiedlicher Herkunft (ASTER-Daten, Topographische
Karten und Luftbilder) und räumlicher Auflösung (30 m, 10 m und 5 m). Weitere
Untersuchungen zum Vorkommen von Gullysystemen und tektonischen Aktivitäten, wie
beispielsweise die Analyse von Flußeinzugsgebietsmorphologien sowie der Analyse der
Longitudinalprofile der Vorfluter, zeigen dass die Gebiete, welche besonders anfällig
gegenüber Gully-Erosion sind, durch Hebungen und Verwerfungen geprägt sind. Die
Software TecDEM wurde verwendet, um abrupte Veränderungen im Flussprofil im mittleren
Bereich des Einzugsgebiets (alluviale Ablagerungen) zu ermitteln. Folglich deutet das
Vorhandensein von “Knickpoints“ tektonische Aktivitäten an, welche wiederum die
Erosionsprozesse entlang des Flussprofils verändern. Die Ergebnisse zeigen, dass starke
Gully-Erosion in Zusammenhang mit diesen tektonischen Aktivitäten steht, insbesondere im Südwesten des MZJ-Beckens.Im letzten Teil dieser Arbeit wurde die Anfälligkeit für Gully-Erosion in einem GIS-basierten
stochastischen Modell, dem “Maximum Entropy Modell“ regionalisiert. Dies erfolgte unter
der Verwendung von multispektralen ASTER-Daten, aus welchen die geologischen Faktoren,
welche hauptverantwortlich für die räumliche Verteilung von Gully-Erosion sind, durch
Band-Ratios abgeleitet wurden. Eine multispektrale Analyse von ASTER-Daten liefert
wertvolle Ergebnisse über die mineralische Ausdifferenzierung im ZM-Gebiet, welche
räumlich höher aufgelöste Informationen liefert als die herkömmlichen geologischen Karten
des Gebiets.
In dieser Studie wurde das Verhältnis zwischen vorhandener Gully-Erosion und der
Kombination von Predictor-Variablen, bestehend aus topographischen Indizes und ASTERBand-
Ratios, untersucht. Die räumliche Vorhersage zeigt, dass Gully-Erosion überwiegend in
colluvialen/ alluvionalen Gebieten mit hohen Anteilen von Salz, Gips und/ oder schluffiger
Textur auftritt und besonders in den Ebenen im südlichen Untersuchungsgebiet vorkommen.
Die vorgestellte Methode ermöglicht eine wirkungsvolle Abschätzung der Gully-Erosion,
welchen den Bodenschutz und das Land-Management im Südwesten Irans unterstützen kann. |
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