@phdthesis{Conrad2006,
  author    = {Conrad, Christopher},
  title     = {Fernerkundungsbasierte Modellierung und hydrologische Messungen zur Analyse und Bewertung der landwirtschaftlichen Wassernutzung in der Region Khorezm (Usbekistan)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20790},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Bew{\"a}sserungslandwirtschaft in Mittelasien ist gepr{\"a}gt von schwerwiegenden {\"o}kologischen und {\"o}konomischen Problemen. Zur Verbesserung der Situation auf dem hydrologischen Sektor wird daher seitens der mittelasiatischen Interstate Commission for Water Coordination (ICWC) die Einf{\"u}hrung des Integrated Water Resource Management (IWRM) gefordert. Wichtige Herausforderungen zur Optimierung der Wassernutzung im Aralsee-Becken sind dabei die Schaffung von Transparenz sowie von M{\"o}glichkeiten zur {\"U}berwachung der Landnutzung und der Wasserentnahme in den Bew{\"a}sserungssystemen. Im Detail fokussierte diese Arbeit auf das Bew{\"a}sserungssystem der Region Khorezm im Unterlauf des Amu Darya s{\"u}dlich des Aralsees. Die Arbeit zielte darauf ab, (1) objektive und konsistente Datengrundlagen zum Monitoring der Landnutzung und des Wasserverbrauchs innerhalb des Bew{\"a}sserungslandes zu schaffen und (2) auf Basis dieser Ergebnisse die Funktionsweise des Bew{\"a}sserungssystems zu verstehen sowie die Land- und Wassernutzung der Region zu bewerten. Um diese Ziele zu erreichen, wurden Methoden der Fernerkundung und der Hydrologie miteinander kombiniert. Fernerkundliche Schl{\"u}sselgr{\"o}ßen der Arbeit waren die Kartierung der agrarischen Landnutzung und die Modellierung der saisonalen tats{\"a}chlichen Evapotranspiration. Es wurde eine Methode vorgestellt, die eine Unterscheidung verschiedener Landnutzungen und Fruchtfolgen der Region durch die temporale Segmentierung von Zeitserien aus 8-t{\"a}gigen Kompositen von 250 m-Daten des MODIS-Sensors erm{\"o}glicht. Durch die mehrfache Anwendung von Recursive Partitioning And Regression Trees auf deskriptive Statistiken von Zeitseriensegmenten konnte eine hohe Stabilit{\"a}t erzielt werden (overall accuracy: 91 \%, Kappa-Koeffizient: 0,9). T{\"a}glich von MODIS aufgezeichnete Landoberfl{\"a}chentemperaturen (LST) bildeten die Basis zur fernerkundungsbasierten Modellierung der saisonalen tats{\"a}chlichen Evapotranspiration (ETact) f{\"u}r die sommerliche Vegetationsperiode. Aufgrund der hohen zeitlichen und groben r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sung der verwendeten MODIS-Daten von 1 km waren leichte Modifikationen des zur Modellierung eingesetzten Surface Energy Balance Algortihm for Land (SEBAL) erforderlich. Zur Modellierung von ETact wurden MODIS-Produkte (LST, Emissionsgrad, Albedo, NDVI und Blattfl{\"a}chenindex) und meteorologische Stationsdaten aus Khorezm verwendet. Die Modellierung des f{\"u}hlbaren W{\"a}rmeflusses, einer Komponente der Energiebilanzgleichung an der Erdoberfl{\"a}che, erfolgte mittels METRIC (High Resolution and Internalized Calibration), einer Variante des SEBAL. Die Landnutzungsklassifikation fungierte als zentraler Eingangsparameter, um eine automatisierte Auswahl der Ankerpunkte des Models sicherzustellen. Da innerhalb der MODIS-Aufl{\"o}sung aufgrund der Mischpixelproblematik keine homogen feuchten oder trockenen Bedingungen im Bew{\"a}sserungsgebiet gefunden werden konnten, wurden die Landnutzungsklassifikation, der NDVI und die ASCE-Referenz-Evapotranspiration zur Absch{\"a}tzung des tats{\"a}chlichen Zustands an den Ankerpunkten herangezogen. Weiterhin wurden umfassende Gel{\"a}ndemessungen durchgef{\"u}hrt, um in der Vegetationsperiode 2005 die Zu- und Abflussmengen des Wasser von und nach Khorezm zu bestimmen. Die abschließende Bewertung der Land- und Wassernutzung basierte letztendlich auf der Bildung von Wasserbilanzen und der Berechnung anerkannter Performanceindikatoren wie der Ratio aus Drainage und Wasserentnahme oder der depleted fraction. F{\"u}r die landwirtschaftliche Nutzung im Rayon Khorezm wurde f{\"u}r die Sommersaison 2005 eine Wasserentnahme von 5,38 km3 ermittelt. Damit {\"u}bertrafen die Messergebnisse die offiziell verf{\"u}gbaren Daten der ICWC um durchschnittlich 37 \%. Auf die landwirtschaftliche Fl{\"a}che bezogen ergab sich f{\"u}r Khorezm im Jahr 2005 eine mittlere Wasserentnahme von 22.782 m3/ha. In den Subsystemen schwankten diese Werte zwischen 17.000 m3/ha und 30.000 m3/ha. Allerdings konnte an den Systemgrenzen, an denen die Messungen durchgef{\"u}hrt werden, der aus den fernerkundungsbasierten Modellierungen auf WUA-Level erwartete abnehmende Gradient der Wasserentnahme zwischen Oberlauf und Unterlauf nicht nachvollzogen werden. Als Ursache f{\"u}r diese Diskrepanz sind vor allem die Versickerungsverluste im Kanalsystem zu nennen, die den Grundwasserk{\"o}rper großr{\"a}umig auff{\"u}llen und auf Feldebene nicht zur oberfl{\"a}chlichen Bew{\"a}sserung zur Verf{\"u}gung stehen. Monatliche Bilanzierungen und die Analyse der Performanceindikatoren f{\"u}hrten zu denselben Ergebnissen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich mit Methoden der Fernerkundung objektive und konsistente Daten der agrarischen Landnutzung und des Wasserverbrauchs f{\"u}r ein regionales Monitoring erstellen lassen. Da in den benachbarten Regionen gleiche atmosph{\"a}rische Bedingungen und {\"a}hnliche Anbausorten anzutreffen sind, ist anzunehmen, dass beide Verfahren auch auf der Planungsebene in einem IWRM f{\"u}r die {\"u}brigen Mittel- und Unterl{\"a}ufe von Amu Darya und Syr Darya ein hohes Anwendungspotenzial besitzen.},
  subject      = {Charism},
  language  = {de}
}