Nov 05 2024 56 mins 5
Bodenerosion bekommt heute leider keine Rose von uns oder wie auch immer! Julian hat jedenfalls ein spannendes, frei verfügbares und sehr intuitiv bedienbares Programm für euch mitgebracht, mit dem man Bodenerosion recht intuitiv modellieren kann!
Nachlese
Unser Hörer Thomas aus Pirna hat uns hingewiesen auf einen ganz neuen Aspekt des Themas „Verwendung von uralten Kartierungen“, zum Beispiel bei der Endlagersuche. Einen entsprechenden Artikel „Die endlose Suche“ in den Dresdner Neuesten Nachrichten las man zum Beispiel am 29. Oktober 2024. Vielen Dank, Thomas!
Thema: GNEM – Germany’s Next Erosion Model
Paper:
Auerswald, K. et al. (2009): Rates of sheet and rill erosion in Germany - A
meta-analysis. ( http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.04.018
http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.04.018)
Water Erosion Prediction Project (WEPP):
https://www.ars.usda.gov/midwest-area/west-lafayette-in/national-soil-erosio
n-research/docs/wepp/research/
Wir beschäftigen uns heute mit unterschiedlichen Erosionsmodellen und ihren
methodischen Vor- und Nachteilen.
Bodenerosion wird schon seit Jahrzehnten erfolgreich modelliert.
"Marktführer" in diesem Segment ist die Allgemeine Bodenabtragsgleichung
(ABAG), die auf der amerikanischen USLE (Universal Soil Loss Equation)
basiert. Die ABAG ist ein empirisches Modell, das heißt, sie beruht auf
Erfahrungswerten, die über eine große Anzahl von Feldmessungen erzeugt
wurden. Sie verwendet die Parameter (R)egenerosivität, (K)ornerodierbarkeit,
Hang(l)änge, Hangneigung ((S) von Slope), Landnutzung ((C) von Crop) und
(P)rotektion.
Für jeden dieser Parameter gibt es Tabellenwerke, die bspw. jeder Bodenart
(K-Faktor) oder jeder Landnutzung (C-Faktor) einen empirischen Zahlwert
zuordnet. Werden alle Faktoren multipliziert, ergibt sich ein
Erosionspotential in t/ha·a. Der große Vorteil dieser empirischen Modelle
ist, dass sie recht niedrigschwellig sind. So können also mit
vergleichsweise einfachen Eingangsdaten Modellierungen durchgeführt werden.
Der Nachteil ist, dass sie ohne physikalische Gesetzmäßigkeiten
funktionieren, und nur auf Erfahrungswerten basieren. Daher kann es
passieren, dass die Ergebnisse für einen gegebenen Untersuchungsraum nicht
realistisch sind, weil sie den Erfahrungswerten nicht entsprechen. Auch kann
die ABAG keine Deposition modellieren. Wir wissen für eine Fläche nur,
wieviel von ihr potentiell(!) erodiert werden kann. In der Grundform ist
zudem jede Fläche isoliert von Nachbarflächen - Weitergabeeffekte, z.B.
entlang einer Erosionsrinne können nicht modelliert werden.
Dieses Problem versuchen physikalische Erosionsmodelle wie WEPP zu lösen,
indem sie möglichst genau auf Basis physikalischer Gesetzmäßigkeiten
modellieren. Dadurch sind sie natürlich sehr viel Datenhungriger und können
nur schwerlich auf größeren Flächen angewandt werden. WEPP ist allerdings
eine recht einfach zu lernende (aber schwer zu meisternde) Variante eines
physikalischen Modells, weil im Zweifel bestehende Presets verwendet werden
können, um Lücken im Datensatz zu schließen. Ebenso können Deposition und
"echte" Abtragsraten (nicht nur Potentiale) modelliert werden. Auch dieses
Modell benötigt Informationen zu Klima, Relief, Bodenaufbau und Landnutzung.
Die Einstellungsmöglichkeiten sind hier jedoch im Vergleich zur ABAG
deutlich detailreicher.
Der Vergleich der beiden Ansätze in der heutigen Folge zeigt anschaulich die
jeweiligen Vor- und Nachteile und die Berechtigung, dass empirische und
physikalische Modelle auch nebeneinander existieren können. Eine
Modellarchitektur schließt die andere nicht aus, da sie unterschiedliche
Nischen bespielen.
Abschließend ein weises Wort zum Modellieren: Kalibration und Überprüfung
sind immer wichtig! Jedes Modell spuckt ein Ergebnis aus - es liegt an den
Anwendenden, dieses Ergebnis durch eigene Messungen zu plausibilisieren!
