Wasser- und Sedimentgenerierung, -speicherung und –transport in großen Trockenland-Einzugsgebieten: Beobachtung und Modellierung von Wasser- und Sedimentflüssen und Konnektivitätsphänomenen
SESAM
Das durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligte Gemeinschaftsprojekt beginnt 2010 und hat eine Laufzeit von drei Jahren. Ziel des Projektes ist die Beobachtung und Modellierung von Wasser- und Sedimentflüssen und Konnektivitätsphänomenen in zwei meso-skaligen Trockenland-Einzugsgebieten in NO-Spanien und NO-Brasilien, um ein höheres Prozessverständnis als Grundlage für das Ergreifen geeigneter Wasser- und Landmanagementmaßnahmen zu erreichen. Projektpartner sind die Universität Potsdam, Institut für Erd- und Umweltwissenschaften, das Deutsche GeoForschungsZentrum, Sektionen für Hydrologie und Fernerkundung, sowie Partnerinstitute in Spanien an der Universität Lleida bzw. Brasilien an der Universität Fortaleza.
Ein Drittel der Weltbevölkerung ist durch Wasserknappheit bedroht. In Trockengebieten werden Maßnahmen des Wassermanagements, wie der Bau von Stauseen, durch die im Fluss transportierten Sedimente beeinträchtigt. Daher ist die integrierte Betrachtung von Wasser- und Sedimentflüssen auf der Gebietseinzugsebene von großer Wichtigkeit für angepasste Planungs- und Bewirtschaftungsstrategien. In diesem Kontext ist das Forschungsthema des beantragten Projektes die Quantifizierung des Wasser- und Sedimenttransports in Trockengebieten.
Das entsprechende Forschungsziel umfasst die Beobachtung, Analyse und die Modellierung dieser Prozesse mit Schwerpunkt auf der Konnektivität zwischen den Landschaftselementen mesoskaliger Trockeneinzugsgebiete. Die Forschung beinhaltet dabei Konnektivitätsprozesse zwischen Landschaftselementen der Wasser- und Sedimentgenerierung, -speicherung und des –transports unter Berücksichtigung der Transportpfade, des Speichervermögens und der Durchlässigkeit des hydrologischen Systems der Untersuchungsgebiete in Spanien und Brasilien. Dabei werden Messungen des Wasser- und Sedimentflusses im Feld, Sedimentrückverfolgung und Quellgebietsidentifizierung mittels Fernerkundungsmethoden verwendet.
Schwerpunkte der Untersuchung liegen bei leicht erodierbaren Badland-Flächen, der temporären Speicherung in Flüssen und dem Rückhalt in Stauseen. Das gewonnene Prozessverständnis wird in die Erweiterung eines bereits bestehenden Wasser- und Sedimenttransportmodells einfließen, um die genannten Konnektivitätsprozesse zwischen Hangflächen, Flüssen und Stauseen zu repräsentieren. Abschließende Szenarienrechnungen für große Einzugsgebiete werden sich mit den Auswirkungen von Wasser-, Landnutzungs- und Stauseemanagement befassen. Im Ergebnis der Arbeit sind ein verbessertes Verständnis und Modellierungsmöglichkeiten für die Konnektivitätsprozesse von Wasser- und Sedimentflüssen in Trockengebieten auf der Managementskala zu erwarten.
Beitrag der Sektion Fernerkundung des GFZ am SESAM-Projekt:
- Beobachtung der raum-zeitlichen Variabilität von Boden- und Vegetationsparametern für die Modellparametrisierung und die Ausweisung von räumlichen Modelleinheiten mittels Feld- und Flugzeug- bzw. Satellitengetragener Spektroskopie
- Quantifizierung von Sedimentquellen mittels spektralem Fingerprinting, um dominante Quellgebiete während Hoch- und Niedrigwasserperioden zu bestimmen
- Messung der Topographie von Badlands und Flussbetten sowie von Talsperrenböden mittels terrestrischem LiDAR zu Untersuchung von Erosions- und Sedimentationsprozessen und Quantifizierung von Volumenänderungen
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