Das Verständnis der Abflussentstehung und die Prozesse, die diese beeinflussen, sind in vielen semi-ariden Räumen im Fokus der hydrologischen- sowie geomorphologischen Forschung. Diese korrespondiert mit den Untersuchungen bzgl. der zunehmenden Desertifikationsprozesse in diesen Ökosystemen (vgl. BRYAN 1994, BULL & KIRKBY 2002, REBEIRO-HARGRAVE & PELLIKKA 2004, VALENTIN 2005, YAIR & YASSIF 2004). Im Rahmen des Projekts "Landdegradation und Bodenerosion im Einzugsgebiet des Ugii Nuur, Republik Mongolei" gab es die Möglichkeit, eigene Untersuchungen in einer semi-ariden Umgebung durchzuführen. Hierbei sollten die Möglichkeiten der nachträglichen Modellierung der Landschaft auf Grundlage der Vermessung mit einem DGPS (Differentielles Globales Positionierungs System) genutzt werden. Zudem stand die Frage im Mittelpunkt, inwiefern Faktoren wie Gefälle und Krümmung im Zusammenspiel mit punktuellen Informationen an repräsentativen Punkten Auswirkungen auf die Generierung von Abfluss haben. Der Begriff Abflussgenerierung bezieht sich auf die Erzeugung und den Ablauf des Abflussvorganges. Im Anbetracht der semi-ariden Lokalität konzentriert sich die Arbeit auf die Generierung von Oberflächenabfluss und dessen Intensität. Der Begriff Gerinne soll in diesem Kontext als episodisches Gerinne präzisiert werden, da die untersuchten Gerinne nur unter bestimmten Bedingungen Wasser führen (LIEBSCHER & BAUMGARTNER 1990: S. 468). Eine geeignete morphologische Untersuchung - also der Formenbeschreibung - soll in dieser Arbeit zu einer morphometrischen Betrachtung weitergeführt werden. Somit
werden Formparameter miteinander in Beziehung gesetzt, was eine bessere Analyse ermöglicht (MACLEOD 2002: S. 28, WHIPPLE & TUCKER 2002: S. 2). Unter Verwendung dieser Daten soll beleuchtet werden, inwiefern einzugsgebietsbegrenzende Hänge mit dem Gerinne interagieren. Hierfür werden sowohl Relief, Topographie und morphologische Parameter des jeweiligen Einzugsgebietes (nachfolgend: EG) als auch die Geometrie und die dementsprechenden Schlussfolgerungen für den Fließvorgang im Gerinne genutzt. Dies wird für jedes Einzugsgebiet einzeln geschehen. Letztlich
werden auch Faktoren mit in die Betrachtung der Landschaftsentwicklung einbezogen, welche übergreifend in Einzugsgebieten zu finden sind.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 IMaturräumlicher Überblick
2.1 Lage und Topographie
2.2 Geologie
2.3 Hydrologie
2.4 Klima
2.4.1 Klimaveränderungen
2.4.2 Sommer
2.4.3 Winter
2.4.4 Frühling und Herbst
2.5 Boden
2.6 Vegetation
2.7 Menschliche Einflüsse
3 Methoden
3.1 Geländearbeiten
3.1.1 Geländeaufnahmen mit dem DGPS
3.1.2 Beschreibung der Transektpunkte
3.1.3 Gerinnequerprofilmessungen
3.2 Bearbeitung der Daten mit MATLAB und ArcMAP
3.2.1 Arbeiten mit MATLAB
3.2.2 Arbeiten mit ArcMAP
4 Ergebnisse
4.1 Topographie der Einzugsgebiete
4.1.1 Kreuzungspunktkorrektur
4.1.2 Einzugsgebiet Tal 25
4.1.3 Einzugsgebiet Tal 3
4.1.4 Einzugsgebiet Tal 35
4.2 Transekte: Charakterisierungen der Einzugsgebiete
4.2.1 Tal 25
4.2.2 Tal 3
4.2.3 Tal 35
4.3 Die Gerinne
4.4 Morphometrie
4.5 Der Abfluss
5 Diskussion
5.1 Abflussgenerierung: Tal 25
5.1.1 Oberflächenabfluss
5.1.2 Abflussverhalten im Gerinne
5.2 Abflussgenerierung: Tal 3
5.2.1 Oberflächenabfluss
5.2.2 Abflussverhalten im Gerinne
5.3 Abflussgenerierung: Tal 35
5.4 Einzugsgebietsübergreifende Einflussgrößen
5.4.1 Veränderungen des Niederschlags
5.4.2 Der Faktor „Mensch“
6 Zusammenfassung
7 Literatur
8 Anhang
8.1 Gerinnequerprofile und Abflussbestimmungen
8.2 Transekte
8.3 Quellcodes
8.3.1 Gerinneauswertung
8.3.2 Berechnung des DWR
8.3.3 Abflussbestimmung
8.3.4 DGPS-Korrektur
Abbildungsverzeichnis
1 Das Untersuchungsgebiet in der Mongolei
2 Übersichtskarte Untersuchungsgebiet
3 Gerinne im UG nach einem Niederschlagsereignis
4 Klimadiagramme Bulgan und Tsetserleg
5 Klima Bulgan
6 Vegetationszonen in Mongolia
7 Erreichbare Genauigkeiten beim Differential GPS
8 Satellitengeometrie und PDOP
9 Kreuzungspunkte
10 Hjulström-Diagramm
11 Tiefe und Weite an einem Gerinnesegment
12 Modelltypen von Höhenmodellen
13 Klassifikation mit Längs- und Lateralkrümmung
14 Differenzwerte der Segmenthöhen im Tal 25
15 Differenz von unkorrigiertem und korrigiertem Raster-DGM
16 Höhenmodell, Gefälle und Exposition Tal 25
17 Lateral- und Längskrümmung Tal 25
18 Höhenmodell, Gefälle und Exposition Tal 3
19 Latterai- und Längskrümmung Tal 3
20 Höhenmodell, Gefälle und Exposition Tal 3
21 Längs- und Lateralkrümmung Tal 35
22 Statistische Kenngrößen der effektiven Lagerungsdichte
23 Effektive Lagerungsdichte Tal 3
24 Die Gerinne: Längsprofile und Gefälle
25 Morphometrische Kennzahlen im UG
26 Deep-Width-Ratio der Gerinne
27 Abflussmodellierung der Gerinne
28 Abhängigkeit von Abfluss und Einzugsgebietsgröße
29 Oberflächenabfluss
30 Oberhang Tal 25
31 Verlauf der Infiltration
32 Beziehung zwischen Abfluss und Hanglänge
33 Transektpunkt im östlichen Hang von Tal 3
34 Unterschiedliche Abtragung auf lateralkonkaven Hängen
35 Angeschnittener Schwemmfächer
36 Auswirkungen von Niederschlagsänderungen
37 Auswirkungen der Überweidung
1 Einleitung
Das Verständnis der Abflussentstehung und die Prozesse, die diese beeinflussen, sind in vielen semi-ariden Räumen im Fokus der hydrologischen- sowie geomorphologischen Forschung. Diese korrespondiert mit den Untersuchungen bzgl. der zunehmenden Desertifikationsprozesse in diesen Ökosystemen (vgl. BRYAN 1994, BULL & KIRKBY 2002, REBEIRO-HARGRAVE & PELLIKKA 2004, VALENTIN 2005, YAIR & YASSIF 2004). Im Rahmen des Projekts „Landdegradation und Bodenerosion im Einzugsgebiet des Ugii Nuur, Republik Mongolei“ gab es die Möglichkeit, eigene Untersuchungen in einer semi-ariden Umgebung durchzuführen. Hierbei sollten die Möglichkeiten der nachträglichen Modellierung der Landschaft auf Grundlage der Vermessung mit einem DGPS (Differentielles Globales Positionierungs System) genutzt werden. Zudem stand die Frage im Mittelpunkt, inwiefern Faktoren wie Gefälle und Krümmung im Zusammenspiel mit punktuellen Informationen an repräsentativen Punkten Auswirkungen auf die Generierung von Abfluss haben.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Übersichtskarte über die Lage des Untersuchungsgebietes in der Mongolei (verändert nach SCHWANGHART ET AL. 2007)
Der Begriff Abflussgenerierung bezieht sich auf die Erzeugung und den Ablauf des Abflussvorganges. Im Anbetracht der semi-ariden Lokalität konzentriert sich die Arbeit auf die Generierung von Oberflächenabfluss und dessen Intensität. Der Begriff Gerinne soll in diesem Kontext als episodisches Gerinne präzisiert werden, da die untersuchten Gerinne nur unter bestimmten Bedingungen Wasser führen (LIEBSCHER & BAUMGARTNER 1990: S. 468).
Eine geeignete morphologische Untersuchung - also der Formenbeschreibung - soll in dieser Arbeit zu einer morphometrischen Betrachtung weitergeführt werden. Somit werden Formparameter miteinander in Beziehung gesetzt, was eine bessere Analyse ermöglicht (MACLEOD 2002: S. 28, WHIPPLE & TUCKER 2002: S. 2).
Unter Verwendung dieser Daten soll beleuchtet werden, inwiefern einzugsgebietsbegrenzende Hänge mit dem Gerinne interagieren. Hierfür werden sowohl Relief, Topographie und morphologische Parameter des jeweiligen Einzugsgebietes (nachfolgend: EG) als auch die Geometrie und die dementsprechenden Schlussfolgerungen für den Fließvorgang im Gerinne genutzt. Dies wird für jedes Einzugsgebiet einzeln geschehen. Letztlich werden auch Faktoren mit in die Betrachtung der Landschaftsentwicklung einbezogen, welche übergreifend in Einzugsgebieten zu finden sind.
2 Naturräumlicher Überblick
2.1 Lage und Topographie
Das Untersuchungsgebiet (47°48’40“ N, 102°42’25“ 0, nachfolgend UG genannt) liegt im Arkhangai Aimag der Mongolei ca. 310 km westlich der Hauptstadt Ulaanbaataar und befindet sich im EG des Ugii Nuur (1295 m).[1] Südlich mündet der alte Orchon in den Ugii Nuur, westlich des UG liegt der Zusammenfluss des Tamirs und des neuen Orchons, welcher im Khangai entspringt. Die nächsten größeren Siedlungen sind Ugii Sum (ca. 20 km südwestlich) und Harhorin (ehemals Karakorum, ca. 70 km südlich).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Das Untersuchungsgebiet nordwestlich des Ugii Nuur: Tal 25, Tal 3 und Tal 35 (entgegen dem Uhrzeigersinn (grün)). Maßstab: 1:100.000 (Ausschnitt russische Militärkarte 1:100.000, Blatt L 48-2)
Die drei untersuchten Täler erstrecken sich über ca. 1,3 km von Nord nach Süd und ca. 1,2 km von West nach Ost; sie entwässern den gleichen Höhenzug in zwei Richtungen. Tal 3 und 25 weisen eine Entwässerung nach Süden auf, Tal 35 ist gen Osten geöffnet. Die Täler liegen mit Höhen von 1310-1540 m unter der durchschnittlichen Höhe der Mongolei von 1580 m.
2.2 Geologie
Die geologischen Strukturen der Mongolei sind aufgrund von Terrananlagerungen an den sibirischen Kraton im Paläozoikum und der Restrukturierung im Mesozoikum und Tertiär, die mit der Faltung des Himalajas und der Entstehung des tibetischen Plateaus korrespondieren, komplex (vgl. TSEDEN ET AL. 1992, TRAYNOR & SLADEN ET AL. 1995).Das Ural-Mongolische Lineament teilt die Mongolei in zwei Blö>Die ältesten stratigraphischen Einheiten entstammen dem Kambrium. Die Sedimente des Trias und Jura wurden durch Faltungsprozessse des Terträrs metamorphisiert; sie liegen vorwiegend geschiefert vor und fallen im UG mit bis zu 90° ein. Konglomerate rund um den Ugii Nuur machen auf eine starke fluviale Dynamik aufmerksam und sind der Kreide und dem Tertiär zu zuordnen (SCHWANGHART ET AL. 2007).
Innerhalb des UG ist keine pleistozäne Vergletscherung nachzuweisen. Dagegen wird im angrenzenden Khangai von einer Vergletscherung über 3000m ausgegangen. Demnach sind im UG rezente Periglazialformen (so z.Bsp. Solifluktionsschutt) zu finden, sodass das UG während dieser Epoche dem periglazialen Prozessbereich zu zuweisen ist (ebd., WALTHER, M. 2005: S. 8ff).
2.3 Hydrologie
Ähnlich dem Ural-Mongolischen Lineament teilt die globale Hydrolinie die Mongolei in zwei Haupteinzugsgebiete. Der Norden entwässert über die Selenge in den Baikalsee und somit in das Nordpolarmeer. Der südliche Teil besitzt keinen Vorfluter, da er in die Gobi entwässert. Der Ugii Nuur ist der größte See im Arkhangai-Aimag und wird vom alten Orchon gespeist, welcher bei Hochwasser auch in den alten Orchon entwässert. Im UG gibt es keine dauerhaft wasserführenden Gerinne. Das UG beinhaltet die Gerinne dreier Täler, welche bei starken Niederschlagsereignissen Wasser führen. Keines dieser Gerinne entwässert direkt in den Ugii Nuur. Der Auslasspunkt befindet sich am jeweiligen Talausgang. Hier finden sich bis zu 30m mächtige Lockersedimente, in denen das Wasser - nach Abladen der mitgeführten Sedimente - versickert (BULL & KIRKBY 2002(a): S. 4ff, SCHWANGHART & SCHÜTT 2007).
2.4 Klima
Das mongolische Klima wird durch zwei Luftdrucksituationen dominiert. In den Wintermonaten (November-März) ist dies die sibirisch-mongolische-Antizyklone über dem Baikalsee und in den Sommermonaten (Juni-August) die Westwindzone. Die Sommer weisen Tageshöchsttemperaturen von 35°C und die Niederschlagsmaxima im Jahresverlauf auf. Die Winter sind durch starke Ausstrahlung geprägt und zeichnen sich durch Abkühlung, Niederschlagsarmut und Temperaturinversionen aus. Generell sind Temperaturen und Niederschläge planetarisch differenziert. In den Tal- und Beckenlagen sind dennoch die jährlichen und täglichen Temperaturamplituden gegenüber denen der Hang
lagen stärker ausgeprägt (BARTHEL ET AL. 1983: 12ff).
Im UG lässt sich die klimatische Situation nur indirekt durch die umliegenden Klimastationen Tsetserleg (47°28’ N, 101°27’ O, ca. 100 km) und Bulgan (48°49’ N, 103°33’ O, ca. 130 km) beschreiben. Tsetserleg (1691m) liegt thermisch begünstigt ca. 200 m höher als das UG und 480 m höher als Bulgan (1209 m, vgl. Abb. 4).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 4: Klimadiagramme von Bulgan (links) und Tsetserleg (rechts) (MÜHR 2006: Internet)
2.4.1 Klimaveränderungen
Die Klimaentwicklung seit dem Pleistozän ist im kontinentalen asiatischen Raum Gegenstand vieler Forschungen (vgl. KARABANOV ET AL. 2000, GRANOSZEWSKI ET AL. 2005, FOWELL ET AL. 2003, etc). Präsentiert sei LIU, der die Entwicklung in der inneren Mongolei als Übergang von einer kalten und humiden (10000 BP-8000 BP) über eine warm-humide (8000 BP-5900 BP) hin zu einer kalt-ariden Phase (2900 BP- heute) beschreibt. Eine Begründung der Aridifizierung sieht er in einer gesteigerten äolischen Aktivität (LIU ET AL. 2002: S. 269). Im Kontext des aktuellen Klimawandels ist ein Anstieg der mittleren Jahrestemperatur seit den 60er Jahren nachgewiesen und wird mit 0,8 bis 1,0°C angegeben. Hierbei verringert sich die Anzahl der kalten Tage (kalt = 10% der kältesten Temperatur) und die Anzahl der warmen Tage (warm = 10% der wärmsten Temperatur (KLEIN TANK ET AI. 2006: S.14)) nimmt seit 1961 zu (KLEIN TANK ET AL. 2006: S. 3, DORJOGOTOV 2003: S. 3f, MORINAGA ET AL. 2003: S. 1627). Die Niederschlagsmenge entwickelt sich dagegen weniger geradlinig. Während die jährliche Niederschlagsmenge in der Mongolei bis in die 1980er Jahre absank, steigt sie seit dieser Zeit wieder leicht an (NATSAGDORJ ET AL. 2002: S. 1409).
2.4.2 Sommer
Die mittlere Julitemperatur wird mit 15°C angegeben, wobei tägliche Maxima von über 30°C möglich sind (BARTHEL 1983: S.18f). Zwischen Juni und August fallen ca. 80% der jährlichen 300 mm Niederschlag, welche an konvektive Wolkenbildung oder zyklonale Frontdurchgänge gebunden sind (ebd.: S. 35, IWASAKI & N11 2004: S. 62). Die Niederschläge sind in ihrer räumlichen und zeitlichen Verteilung und ihrer Intensität extrem variabel (SCHWANGHART ET AL. 2007). Als Folge beträgt der Interquartilsabstand in Bulgan im Juli 250% des monatlichen Mittels von 75 mm. Niederschlagsereignisse mit 25 mm Niederschlag treten einmal pro Jahr auf (SCHWANGHART ET AL. 2007: 7ff). Die Rückkehrzeiten nehmen im Mittel ab, sodass sich die jährliche Niederschlagsmenge erhöht (KLEIN TANK ET AL. 2006: S. 3ff).
2.4.3 Winter
Die Monate November bis März sind durch extrem tiefe Temperaturen von bis zu -40°C (Tagesminimaltemperatur) geprägt. Die mittlere Januartemperatur beträgt -14°C in Tsetserleg und -21°C in Bulgan (MÜHR 2006: Internet). Die geringen Niederschlagsmengen im Winter bauen nur eine geringmächtige Schneedecke (< 10cm) auf. Eine Veränderung der Niederschläge und demzufolge eine Änderung der Schneedeckenhöhe ist für den Winter nicht signifikant nachzuweisen (MORINAGA ET AL. 2003: 1629ff). Extreme Winter werden unter dem Namen Zuud in der Literatur erwähnt. Es werden verschiedene Formen unterschieden, wobei die Bedingungen für die Viehweide durch die Schneedeckenverhältnisse generell verschlechtert sind (s. BAYAR 2004: S.14Û). Zusammen mit niederschlagsarmen Frühjahren und Sommern führt dies zu verheerendem
Tiersterben (UNITED NATIONS & GOVERNMENT OF MONGOLIA 2001: Internet, BAYAR 2004: S. 139f, SCHWANGHART ET AL. 2007).
2.4.4 Frühling und Herbst
Frühling und Herbst sind von kurzer Dauer und zeichnen sich durch den Wechsel von Frost- und Tauwetterlagen aus. Die Niederschläge in diesen Jahreszeiten sind gering und ebenfalls stark variabel (SCHWANGHART ET AL. 2007).
Eine Besonderheit dieser Jahreszeiten stellen die Sandstürme dar. NATSAGDORJ ET AL. berichten von fünf bis zehn Stürmen pro Jahr und bis zu dreißig staubigen Tagen für das UG. Die abnehmende Anzahl dieser Tage wird mit der zunehmenden durchschnittlichen Niederschlagsmenge in Verbindung gebracht (NATSAGDORJ ET AL. 2003: S. 1409).
2.5 Boden
Bedingt durch die Lage ist die Mehrzahl der Böden den hochkontinentalen zonalen Böden zu zuordnen. Wichtige Faktoren in der Bodenbildung sind das Wasserdargebot und die Möglichkeit, dieses Wasser zu speichern. Dies ist vor allem in den Talauen und Senken möglich, dagegen können sich an den Hängen nur geringmächtige Böden entwickeln, da hier zudem vertikale Massebewegungen die Bodenentwicklung stören. Es kommt zur Ausbildung von intrazonalen Böden (BARSCH 2003: S. 28 u. S. 66f, SCHWANGHART ET AL. 2007).
In den Senken und Tälern sind Wiesen kasta noseme bis-Tschernoseme, die durch kryo- turbate Prozesse verändert sind, vorzufinden. An den Hängen dominieren die Kasta- noseme. Diese werden expositionsabhängig differenziert: Auf den strahlungsärmeren Nordhängen entwickeln sich vorwiegend dunklere Böden, da Bodenwasser hier länger zur Umsetzung der biologischen Komponenten beiträgt. Auf den Oberhängen und Gipfeln finden sich Rohböden mit nur geringmächtiger Ausprägung, die HAASE für den Arkhangai als Golez-Böden anspricht (HAASE 1983: S. 260f).
Aufgrund der Höhenlage von 1390-1535 m dominieren die hellen Kastanoseme, die sich durch eine А-C Horizontabfolge auszeichnen. In dem humusreichen bis zu 60cm mächtigen A-Horizont (< 8% Humusanteil) kommt es in den Sommermonaten zu Kal- kausfällungen an der Unterseite eingelagerten Verwitterungsschuttes. Dieser kann in Schichten auftreten (BARSCH 2003: S. 71). Im UG korrespondiert dies mit colluvialer als auch alluvialer Schuttablagerung an den Hängen. Auf den Oberhängen und Kämmen bilden sich durch die Verwitterung der Schuttablagerungen und des anstehenden Felses Rego- und Leptosole heraus (SCHWANGHART ET AL. 2007).
2.6 Vegetation
Die Vegetationszonen sind ebenso im Allgemeinen breitenkreisparallel ausgebildet. Im Norden beginnend, geht die Vegetation von Wald- zu Waldsteppe- und letztlich zu Steppen- und Wüstenvegetation in der Gobi über. Von Ost nach West bestimmen Höhe, Bodenfeuchte und Exposition zusätzlich die Vegetation (DULAMSUREN ET AL. 2005(b): S.414).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 6: Vegetationszonen: 1. montane Stufe; 2. Wald; 3. Wald- und Wald-WiesenSteppe; 4. Trockensteppe; 5. desertifizierte Steppe; 6. Wüste (GUNIN ET AL. 1999: S. 13)
Das UG liegt an der Grenze von drei Vegetationszonen. Im Nordwesten und Südosten befinden sich die Waldsteppen- sowie Wald- und Wiesenzone, im Nordosten die flächenmäßig größte Zone der Trockensteppe und im Südwesten, den Ausläufern des Khangai folgend, die Zone der Waldgesellschaften (siehe Abb. 6, GUNIN ET AL. 1999: S.12).
Im UG überwiegt aufgrund der kleinen räumliche Ausdehnung nur die Steppenvegetation. Es werden 3 Arten unterschieden: Allium—, Artemisia- und Stipa-Steppe. Diese kommen in Gesellschaft vor und werden durch Ansammlungen von Caragana ergänzt (GUNIN ET AL. 1999: S.13, HILBIG 1997: S. lllf).
Der Zusammenhang von klimatischen Veränderungen im Holozän sowie den Nutzungsformen des Menschen und deren Auswirkungen auf die Vegetation wird diskutiert (vgl. DULAMSUREN ET AL. 2005(a), GUNIN ET AL. 1999, LIU ET AL. 2002, PECK ET AL. 2002, PEDERSON ET AL. 2001, TARASOV ET AL. 2000).
2.7 Menschliche Einflüsse
Die Mongolei ist ein traditionell landwirtschaftlich geprägtes Land. 20% des BSP ergeben sich aus landwirtschaftlicher Nutzung. Zudem sind ca. 42% der landesweit arbeitenden Bevölkerung unmittelbar in der Landwirtschaft, Viehhaltung und Viehzüchtung tätig (FINCH 2002: S.43). Die Cashmere-Wolle ist die wichtigste landwirtschaftliche Exportgröße. Andere wichtige Güter werden in der Kupferindustrie erzeugt. Offiziell beträgt die Arbeitslosigkeit lediglich 6,7% (CIA: Internet).
Für das UG liegen die Viehbestandszählungen, die im Rahmen des Projektes durchgeführt wurden, noch nicht vor. TUMEN gibt für den Arkhangai Aimag eine Viehbestandsgröße von 1,7 Mill, domestizierten Tieren an. Der Großteil der Tiere sind Ziegen. Bei einer Fläche von 55200km2 ergibt sich somit eine Dichte von 30 Tieren pro km2 (TUMEN (unbekannt): Internet). Aufgrund des Reliefs des Aimags ist aber eine Konzentration auf ausgewählte Gebiete zu erwarten. Die Mehrzahl der viehtreibenden Familien hat weniger als 100 Tiere und wird demnach als existenziell gefährdet angesehen (BAYAR 2004: S.159).
In den letzten Jahrzenten verkürzten sich die Wanderungswege der Viehtreiber und ihrer Herden zwischen Sommer- und Winterweide. Hinzu kommt, dass sich die Zusammensetzung der Herden geändert hat. Die Wirtschaftlichkeit steht im Vordergrund sodass der Anteil der Cashmere-Ziegen an der - seit der Jahrhundertwende wachsenden - Anzahl domestizierter Tiere seit den 90er Jahren stetig erhöht wird (BAYAR 2004: S.164ff). Eine Veränderung der Vegetation durch Einbringung von Nährstoffen, unterschiedlichen Fressverhaltens sowie eine Beanspruchung der Bodendecke durch gesteigerten relativen Viehtrieb ist erkennbar (FERNANDEZ-GIMENEZ & ALLEN-DIAZ 2000: S.114f, MÖLLER ET AL., zitiert in SCHWANGHART ET AL. 2007).
3 Methoden
3.1 Geländearbeiten
3.1.1 Geländeaufnahmen mit dem DGPS
Das UG wurde im Zeitraum vom 01.08.2006 bis zum 11.08.2006 mit einem DGPS vermessen. Zum DGPS zählten zwei Rover MobileMapper Pro der Firma Magellan, mit denen die Positionsdaten im Gelände erfasst wurden, sowie eine Referenzstation ProMark 2 in Verbindung mit der Pro Antenne der Firma Ashtech und der Software MobileMapper Of Fice (rei. 3.3).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 7: Erreichbare Genauigkeiten beim differenziellen GPS (geändert nach: SEEBER h SCHMITZ 1996: Internet).
Bei der DGPS-Vermessung handelt es sich entgegen der normalen GPS-Vermessung nicht nur um die Laufzeitberechnung und somit Positionsbestimmung der von den G PS—Satelliten ausgesandten Signale, sondern auch um deren Korrektur, wodurch eine Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung erreicht wird (vgl. Abb. 7).
Dies wird in zwei Stufen ermöglicht: Im ersten Arbeitsschritt ermitteln Rover als auch Referenzstation die geographischen Koordinaten (bzgl. dem WGS84-Geoid), Daten über die Satellitenanzahl sowie deren Konstellation am Himmel (Dilution Of Precision, vgl. Abb. 8). Bei den Geräten wird der PDOP (Positional Dilution of Precision) benutzt, der „als reziproker Wert des Volumens eines Tetraeders gedeutet werden kann, das aus Satelliten- und Nutzerpositionen gebildet wird“ (SEEBER & SCHMITZ 1996: Internet) und somit einen Index für die Güte der Messung darstellt. Je ausgeglichener die Konstellation der Satelliten, desto geringer der PDOP und umso genauer ist die Ortsbestimmung für einen Punkt P (GURGEL 1991: S. 36ff).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 8: Satellitengeometrie und PDOP (geändert nach: SEEBER & SCHMITZ 1996: Internet).
Zwar blieb die Referenzstation innerhalb jedes Vermessungstages an einer festen Position, dennoch weisen die einzelnen Ortsmessungen eine Bewegung der Station aus. Diese Bewegung wird als Ungenauigkeit angesehen und kann z. B. auf Einflüsse der Tropossphäre, der Änderung des Satellitenorbits und Ungenauigkeiten der Satellitenuhr zurückgeführt werden (WILLGALIS 2005: S. 34).
Auf die Aufzeichnung der Daten folgt die Nachbearbeitung(post-process//7gf), welche den zweiten Schritt der Genauigkeitsverbesserung: Die Einzelergebnisse der Referenzstationsmessungen werden gespeichert und der Mittelwert gibt relativ genau die reale Position an. Da die Einflüsse und somit die Ungenauigkeiten über ein größeres Areal gleichmäßig sind, wird davon ausgegangen, dass ein Empfänger in der näheren Umgebung (< 50km) den gleichen Bedingungen unterliegt. Demzufolge können die entstandenen Differenzvektoren zum gemittelten Messpunkt der Referenzstation zum Zeitpunkt t als Korrekturvektor für die jeweiligen Roverpositionen zum gleichen Zeitpunkt einbezogen werden. Dies führt das Programm MobileMapper Office automatisiert durch. Es unterschieden sich allerdings die Intervalle, in denen die Rover und die Referenzstation die Daten erfassten. Rover 1 nahm die Positionsdaten in 5s-lntervallen, Rover 2 in 2s-lntervallen auf. Die Basisstation erfasste ihre statische Position in ls- Intervallen, um eine Korrektur für alle Daten durchführen zu können (WILLGALIS 2005: S. 33ff).
Bei der Vermessung des UGs wurden drei Täler unterschieden und in eigenen Projekten aufgenommen. Um die notwendigen Daten zur Erstellung eines Digitalen Gelände Modells (DGM, vgl. Kap. 3.2.2) zu erhalten, wurden zum größten Teil Konturlinien abgelaufen. Es wurden demzufolge, dem Relief und der Topographie entsprechend, fünf Hauptkonturlinien unterschieden und Punkte mit folgenden Attributen aufgenommen:
- Gerinnelängsprofile: Tiefenlinien und Abflussganglinien (GLP).
- Kammlinien: Wasserscheide vom jeweiligen Auslasspunkt aus.
- Querprofile: von Kamm zu Kamm senkrecht zu Gerinnelängsprofilen.
- Gefälleknicklinien: markante Linien des Gefällewechsels.
- Zick-Zack-Linien: beliebige Linien mit möglichst vielen Kreuzungspunkten zu anderen Linien und Profilen.
Zwei aufeinander folgende Messpunkte, die im Folgenden als Vektoren aufgefasst werden, bilden hierbei ein Segment und verbundene Segmente letztlich die aufgenommene Konturlinie. Für die Ansprache der Transektpunkte und die Gerinnequerprofilmessungen wurden Punktmessungen durchgeführt. Diese gingen in die Erstellung der DGM (vgl.3.2.1,3.2.2) nicht ein.
3.1.2 Beschreibung der Transektpunkte
Transekte sind Querprofile, welche die beiden Wasserscheiden links und rechst vom Gerinne verbinden (SCHÜTT ET AL. 2006: S. 33). Transektpunkte wurden an Orten des Gefällewechsels entlang dieser Transekte im Ober-, Mittel- und Unterhang untersucht, sodass folgende Parameter ermittelt wurden:
1. Steinbedeckung [%] 2. Steingröße [cm]
3. Bodenpartikelkomposition
4. effektive Lagerungsdichte [kg/cm2]
5. effektive Bodentiefe [cm]
6. Bodenart
7. Vegetationsbedeckung [%]
Neigung und Krümmung wurden, ebenso wie die Profile auf denen die jeweiligen Punkte liegen, nachträglich anhand des DGM ermittelt. Die Bodenpartikelzusammensetzung wurde mittels Fingerprobe bestimmt. Die Bestimmung der effektiven Lagerungsdichte erfolgte mit dem Taschenpenetrometer. Sie wird in [kg/cm2] angegeben und wurde über den Mittelwert von 10-15 Messungen bestimmt. Um Aussagen über die Bodentiefe und die Bodenart treffen zu können, wurden die Löcher der zahlreichen Murmeltiere, sowie der Prozessbereich und die Vegetation zu Rate gezogen: Caragana bildet bis zu 2 m tiefe Wurzeln aus, die Stipa-Arten bis zu 30 cm und Allium nur 15 cm (GUNIN ET AL. 1999: S. 141). Zudem wurden Daten wie die prozentuale Steinbedeckung und Vegetationsbedeckung mit einem Raster auf einem representativem 1 m2 Flächenstück ermittelt. Die maximale Steingröße im nahen Umfeld wurde über die maximale Längsachse des Gerölls bestimmt. Bodentiefe, Steingröße und Steinbedeckungsgrad wurden - wie auch der Grad der Vegetationsbedeckung - in jeweils eigene Klassen eingeteilt und dargestellt (siehe Anh. 8.2).
3.1.3 Gerinnequerprofilmessungen
Die Gerinnequerprofile wurden entlang der GLP in unregelmäßigen Abständen mit dem DGPS aufgenommen und nummeriert. Kriterien, die Berücksichtigung fanden, waren ein gleichmäßiges Gefälle im 2m-Umkreis entlang des Gerinnes und die Eindeutigkeit der Wasserstandsanzeiger.
Da zum Messzeitpunkt kein Abfluss in den beobachteten Gerinnen erfolgte, mussten die Querprofile an rezenten Wasserstandslinien ausgerichtet werden. Hierbei fand eine Orientierung an Geschwemmsel und durch fluviale Prozesse beeinflusste Flora statt. Die Tiefenmessungen wurden in lOcm-Abständen durchgeführt und protokolliert. Die Querprofilmessungen ermöglichen die Bestimmungen der durchflossenen Fläche A [m2] und des benetzten Umfangs lj in [m] und somit den hydraulischen Radius Rhy [m] als deren Quotient (vgl. Kap. 3.2.1, SCHULLA 1997: S.153):
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
(1)
Der Flächeninhalt der einzelnen Gerinne wurde mit dem Befehl polyarea in MATLAB berechnet.
3.2 Bearbeitung der Daten mit MATLAB und ArcMAP
Zur Verarbeitung der gesammelten Daten kamen zwei Programme zum Einsatz. MATLAB von der Firma Mathworks ermöglicht eine schnelle und effiziente Berechnung und Visualisierung von Daten auf der Grundlage von Matrizen und dient der Programmierung von Algorithmen (GRÄMLICH 2006: Internet).
ArcMAP wird als Bestandteil der Anwendung ArcGIS DESKTOP der Firma ESRI zur Erstellung der DGM und der Derivate daraus verwendet. ArcMAP integriert den Programmteil ArcToolbox und viele andere in der am häufigsten angewandten GIS-Lösung (Geographisches Informationssystem). Dabei dient es vor allem der Visualisierung und Verwaltung raumbezogener Daten.
Nach der Aufbereitung der Rohdaten und den ersten Berechnungen mit MATLAB werden die vornehmlich räumlichen Information wie Gefälle und Längs- und Lateralkrümmung in ArcMAP erarbeitet.
[...]
[1] Höhenangaben beziehen sich in dieser Arbeit auf den WGS84-Geoiden
-
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen. -
Laden Sie Ihre eigenen Arbeiten hoch! Geld verdienen und iPhone X gewinnen.