auswirkungen natürlicher und anthropogener einflüsse auf die bodenstabilität k. meusburger &...
Post on 05-Apr-2015
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Auswirkungen natürlicher und
anthropogener Einflüsse auf die
Bodenstabilität
K. Meusburger & C. Alewel
finanziert vom BAfU
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Bodenrutschungen in alpinen Regionen Rutschungen stellen einen
bedeutenden Anteil am Gesamtbodenabtrag in alpinen Gebieten dar.
Neben statischen Gebietsfaktoren sind dynamische Faktoren wie Landnutzung und Klima, die direkt oder indirekt durch den Menschen beeinflußt werden entscheidend.
Risikovorhersagen für Rutschungen basieren auf der Analyse der statischen Gebietsfaktoren; sich dynamisch ändernde Faktoren werden dabei nicht berücksichtigt.
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Fragestellung
Gebietsfaktoren: Welche sind wichtig?
Anthropogene Faktoren (= Änderungen von Landnutzung
und Klima): Wie beeinflussen sie die Bodenstabilität?
Sind sie im Vergleich zu Gebietsfaktoren relevant?
Risikovorhersage: Welchen Einfluß hat die
Vernachlässigung der anthropogenen Faktoren auf die
Qualität von Risikovorhersagen von Rutschungen?
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Methode
Eine Serie von 7 Rutschungskarten (30km2)
zwischen 1959 und 2004 wurde verglichen
mit:
Zeitreihen (45 Jahre) von dynamischen
Faktoren wie Niederschlagscharakteristika,
Bedeckung, Bestockung, Weidenkarten
Karten statischer Gebietsfaktoren und
räumlich analysiert mit einem Logistischen
Regressionsmodell
Risikomodell für Rutschungen
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Gebietsfaktoren: Geologie
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Hospental
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Anthropogene Faktoren: Entwicklung der Rutschungserosion
Im Gesamten, hat sich die betroffene Fläche in 45 Jahren nahezu
verdoppelt (92%).
Hypothese: Wenn Landnutzungs- und Klimaänderungen einen signifikanten
Einfluß haben, können wir einen Trend des Rutschungsrisikos über die Zeit
sehen.
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Entwicklung der Rutschungserosion
Anthropogene Faktoren haben einen entscheidenden Einfluß auf Rutschungen im Urseren Tal.
Visueller Eindruck der Destabilisierung eines Hanges bei Hospental:
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Niederschlag
Beste Korrelation mit maximalen 3-tägigen Niederschlägen.
Extreme Ereignisse werden häufiger.
Anthropogene Faktoren: Klima
Jahr
1960 1970 1980 1990 2000
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RutschungAndermattregr Andermatt
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Anthropogene Faktoren: Verbuschung•Seit 1959: Zunahme der verbuschten Flächen um 30%. Jedoch sind diese Flächen kaum von Rutschungen betroffen.
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Bestockungszahlen
Die Bestockung allein kann die Entwicklung nicht vollständig erklären.
Auf welchen Flächen hat die Zunahme stattgefunden?
Anthropogene Faktoren: Landnutzung
Jahr
1960 1970 1980 1990 2000
Anz
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RutschungRindSchaf
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Die Entwicklung erodierter Flächen für verschiedene traditionelle Landnutzungstypen von 1955
Zugängliche Gebiete wurden zunehmend instabil Unzugängliche Gebiet zeigten keine Änderung der StabilitätDie Landnutzungspraxis hat einen entscheidenden Einfluss!
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Risikovorhersage Logistische Regression mit statischen Gebietsfaktoren
Im Gesamten wurden 383 Rutschungen kartiert und
anschließend durch Feldbegehungen verifiziert.
Das Logistische Regression Modell wurde mit 250 zufällig
gewählten erodierten und 250 intakten Grids und 20
statischen Gebietsfaktoren (Prädiktoren) generiert.
Die signifikantesten Variablen waren Geologie, Neigung
und Gewässernetzdichte.
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Risikokarte mit statischen GebietsfaktorenModell-Validierung für räumliche Vorhersagen
vorhergesagtes Rutschungsrisiko
0.0-0.15 0.15-0.35 0.35-0.65 0.65-0.85 0.85-1.0
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vor 2000
Das Modell konnte 70,4% der räumlichen Validierungs-Datensatzes (bestehend aus 341688 Grids) richtig klassifizieren.
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Risikovorhersage
Solche multivariate statistische Modelle finden die
verbreiteste Anwendung zur Vorhersage und Analyse des
Rutschungsrisikos auf regionaler Skale.
Diese Modelle vernachlässigen jedoch die zeitliche
Variabilität der Auslösefaktoren, die einen sehr
entscheidenden Einfluss die Auslösung von Rutschungen
haben.
Wie gut ist das Modell zur Vorhersage von zukünftigen
Rutschungen geeignet?
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Modell-Validierung für zukünftige VorhersagenVorhersagequalität für neue Rutschungen von 2004
Gute räumliche Validierung garantiert keine richtige Zukunftsprognosen bei sich zeitlich ändernden Risikofaktoren, wie z.B. der Landnutzung!
vorhergesagtes Rutschungsrisiko
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nach 2000
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FazitGebietsfaktoren Das Gebiet ist von Natur aus sehr sensitiv (Grasland und Geologie). Die aufkommenden Grünerlenbestände wirken nicht destabilisierend.
Anthropogene Faktoren Dennoch läßt sich eine Destabilisierung über die Zeit beobachten (Zunahme von
Rutschungsflächen um 92% innerhalb von 45 Jahren). Klimadaten: Anstieg der extremen Niederschläge. Landnutzung: Im Urseren Tal ist die Intensivierung Flächen im Talbereich ein
Hauptproblem für die Bodenstabilität. Zusätzlich zu den Bestockungszahlen, hat auch die Aufgabe traditionelle Landnutzungs-Praktiken einen entscheidenden Einfluß.
Risikomodell Änderungen der Landnutzung können auch Hänge mit einem nur mittleren
natürlichen Risiko gefährden. Dieses Risiko bleibt dann bis zum Schadenfall weitgehend unerkannt.
Die Parametrisierung der Landnutzung und die Integration in die regionale Risikoanalyse ist ein notwendiger Schritt um die Vorhersagequalität unter zukünftigen Bedingungen zu garantieren.
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Danke für die Aufmerksamkeit!
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