Globale Fluss-Sedimentfrachten

Globale Fluss-Sedimentfrachten

Rechnergestützte globale Analyse rezenter Denudationsraten in kleinen bis mittelgroßen Einzugsgebieten (klastische Flussfrachten, Stauraumverfüllungen, Seesedimentation)

Antragsteller: Matthias Hinderer und Peter M. Süss

Förderung: DFG 643/1-1 Normalverfahren

Bearbeiter: Holger Schäuble

Dauer: 2002 – 2004

Zusammenfassung:

In dem Projekt wurden Methoden entwickelt und praktisch umgesetzt, die zu verbesserten globalen Sedimentfrachtmodellen führen. Zu diesem Zweck, wurde eine umfangreiche, globale Datenbank rezenter, fluviatiler Sedimentfrachten aufgebaut, die insgesamt 1523 verschiedene Einzugsgebiete, mit einer durchschnittlichen Größe von 90000 km2, umfasst. Zusammen mit zwei ebenfalls erstellten Informationssystemen, einem weltweiten GIS und einem regionalen GIS für die USA, wurden die Voraussetzungen geschaffen, um den Einfluss wichtiger Steuerfaktoren der Sedimentfracht (Relief, Klima, Geologie, Boden, Vegetation) zu quantifizieren. Im Gegensatz zu bestehenden Modellen, wurden folgende neuen Strategien entwickelt:

  • einen Simulationsansatz, bei welchem die räumlichen und zeitlichen Verknüpfungen des Sedimenttransports auf lokaler Ebene berücksichtigt werden und mit dem eine Modellformel anhand realer Messdaten iterativ verbessert wird
  • eine Methodik und ein Auswertungsprogramm, mit denen die Einflüsse von Stau-dämmen und Senken auf die Sedimentfracht berücksichtigt und bei Bedarf korrigiert werden können.

Alle neu entwickelten Strategien und Konzepte wurden am Beispiel der USA praktisch umgesetzt. Die dabei ermittelte optimale Modellformel erklärt mit einem Bestimmtheitsmaß von 0,56 und einer Modelleffizienz von 0,55 (nach Nash & Sutcliffe 1970) die Zusammenhänge zwischen Sedimentfracht und den relevanten Geofaktoren besser als nach bisherigen Methodiken erstellten Modellformeln, die dort bei einem Wert von unter 0,3 liegen. Eine ähnliche Verbesserung kann für weltweit gültige Modellformeln erreicht werden. Zur Auswertung wurde das Programm Sediment Yield Tools entwickelt. Zusätzlich der Erstellung und Erprobung neuer Modellstrategien wurden mittels der Sedimentfrachtdatenbank Abschätzungen des globalen Sedimenteintrags in die Ozeane vorgenommen. Der dabei errechnete Wert liegt mit etwa 21*109 Tonnen/Jahr im Mittelfeld bestehender Schätzungen. Noch exaktere Werte konnten für die USA errechnet werden, wobei auch die Auswirkungen des globalen Klimawandels und des Staudammbaus im 20. Jahrhundert berücksichtigt wurden.