TY  - THES
A1  - Conrad, Christopher
T1  - Fernerkundungsbasierte Modellierung und hydrologische Messungen zur Analyse und Bewertung der landwirtschaftlichen Wassernutzung in der Region Khorezm (Usbekistan)
T1  - Remote sensing based modeling and hydrological measurements for the assessment of agricultural water use in the Khorezm region (Uzbekistan)
N2  - Die Bewässerungslandwirtschaft in Mittelasien ist geprägt von schwerwiegenden ökologischen und ökonomischen Problemen. Zur Verbesserung der Situation auf dem hydrologischen Sektor wird daher seitens der mittelasiatischen Interstate Commission for Water Coordination (ICWC) die Einführung des Integrated Water Resource Management (IWRM) gefordert. Wichtige Herausforderungen zur Optimierung der Wassernutzung im Aralsee-Becken sind dabei die Schaffung von Transparenz sowie von Möglichkeiten zur Überwachung der Landnutzung und der Wasserentnahme in den Bewässerungssystemen. Im Detail fokussierte diese Arbeit auf das Bewässerungssystem der Region Khorezm im Unterlauf des Amu Darya südlich des Aralsees. Die Arbeit zielte darauf ab, (1) objektive und konsistente Datengrundlagen zum Monitoring der Landnutzung und des Wasserverbrauchs innerhalb des Bewässerungslandes zu schaffen und (2) auf Basis dieser Ergebnisse die Funktionsweise des Bewässerungssystems 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 Schlüsselgrößen der Arbeit waren die Kartierung der agrarischen Landnutzung und die Modellierung der saisonalen tatsächlichen Evapotranspiration. Es wurde eine Methode vorgestellt, die eine Unterscheidung verschiedener Landnutzungen und Fruchtfolgen der Region durch die temporale Segmentierung von Zeitserien aus 8-tägigen Kompositen von 250 m-Daten des MODIS-Sensors ermöglicht. Durch die mehrfache Anwendung von Recursive Partitioning And Regression Trees auf deskriptive Statistiken von Zeitseriensegmenten konnte eine hohe Stabilität erzielt werden (overall accuracy: 91 %, Kappa-Koeffizient: 0,9). Täglich von MODIS aufgezeichnete Landoberflächentemperaturen (LST) bildeten die Basis zur fernerkundungsbasierten Modellierung der saisonalen tatsächlichen Evapotranspiration (ETact) für die sommerliche Vegetationsperiode. Aufgrund der hohen zeitlichen und groben räumlichen Auflösung 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 Blattflächenindex) und meteorologische Stationsdaten aus Khorezm verwendet. Die Modellierung des fühlbaren Wärmeflusses, einer Komponente der Energiebilanzgleichung an der Erdoberfläche, 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-Auflösung aufgrund der Mischpixelproblematik keine homogen feuchten oder trockenen Bedingungen im Bewässerungsgebiet gefunden werden konnten, wurden die Landnutzungsklassifikation, der NDVI und die ASCE-Referenz-Evapotranspiration zur Abschätzung des tatsächlichen Zustands an den Ankerpunkten herangezogen. Weiterhin wurden umfassende Geländemessungen durchgeführt, 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. Für die landwirtschaftliche Nutzung im Rayon Khorezm wurde für die Sommersaison 2005 eine Wasserentnahme von 5,38 km3 ermittelt. Damit übertrafen die Messergebnisse die offiziell verfügbaren Daten der ICWC um durchschnittlich 37 %. Auf die landwirtschaftliche Fläche bezogen ergab sich für 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 durchgeführt werden, der aus den fernerkundungsbasierten Modellierungen auf WUA-Level erwartete abnehmende Gradient der Wasserentnahme zwischen Oberlauf und Unterlauf nicht nachvollzogen werden. Als Ursache für diese Diskrepanz sind vor allem die Versickerungsverluste im Kanalsystem zu nennen, die den Grundwasserkörper großräumig auffüllen und auf Feldebene nicht zur oberflächlichen Bewässerung zur Verfügung stehen. Monatliche Bilanzierungen und die Analyse der Performanceindikatoren führten 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 für ein regionales Monitoring erstellen lassen. Da in den benachbarten Regionen gleiche atmosphärische Bedingungen und ähnliche Anbausorten anzutreffen sind, ist anzunehmen, dass beide Verfahren auch auf der Planungsebene in einem IWRM für die übrigen Mittel- und Unterläufe von Amu Darya und Syr Darya ein hohes Anwendungspotenzial besitzen.
N2  - The recently founded states of Middle Asia face serious economical and ecological problems in irrigated agriculture. Thus, the introduction of the Integrated Water Resource Management (IWRM) is one of the major aims of the Interstate Commission for Water Coordination (ICWC) of Middle Asia. This study focuses on the irrigation and drainage systems of Khorezm, located in the lower Amu Darya Basin. The scientific gaols were (1) to generate objective and consistent data to measure agricultural land use and water consumption in irrigated areas of the Khorezm region and (2) to analyze the functioning of the irrigation system to assess the use of land and water. Remote sensing in combination with hydrological measurements and irrigation performance indicators were found suitable to achieve these aims. A method was developed to classify agricultural land use for the entire Khorezm region by temporal segmentation of 8-day 250 m MODIS time series. The application of Recursive Partitioning And Regression Tree (RPART) on temporal segments of the time series enabled stable results and portability with 91% overall accuracy and a Kappa coefficient of 0.9. Daily MODIS 1 km Land Surface Temperature (LST) data were used for modeling seasonal actual evapotranspiration (ETact) of the summer vegetation period. The Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) was slightly modified to account for the coarse spatial resolution of MODIS data and for semi-operational purposes. MODIS 1 km land products (LST, emissivity, albedo, NDVI, and leaf area index), and meteorological data were combined for modeling ETact. The sensible heat flux was calculated according to the METRIC (Mapping EvapoTranspiration at High Resolution and Internalized Calibration) variant of SEBAL. Aggregated to MODIS 1 km scale, the land use classification was the determining parameter to select hot and cold anchor points needed to model sensible heat fluxes automatically. The probability to find completely dry or wet conditions within a 1 km grid is very low. Thus, classification results, NDVI, and ASCE-EWRI reference evapotranspiration (ETref) were used to adjust the estimations of the vertical temperature gradient at the best fitting anchor points (similar to METRIC). Furthermore, flow measurements were recorded for 2005 to generate a hydrological data set for balancing. The water balance was achieved by integrating the remotely sensed evapotranspiration. Additionally, widely accepted irrigation performance indicators such as relative evapotranspiration, drainage over inflow ratio, and depleted fraction were calculated on a monthly base to investigate the functioning of the canal network in Khorezm on regional scale. For agricultural use, withdrawals of 5.38 km3 were measured in the vegetation period 2005. The values were on average 37% higher than the official data of the ICWC. Within the system boundaries water amounts of 22,782 m3/ha were available for irrigation. Comparisons between subsystems showed regional disparities of withdrawals ranging from 17,000 m3/ha to 30,000 m3/ha. The upstream-downstream gradient of irrigation water supply expected from the remote sensing modeling results could not be found at the regional water distribution level. In comparison with the remote sensing results it can be summarized that water consumption at the field level (MODIS pixel) or WUA level does not reflect the water intake at the upstream distribution nodes. Monthly water balances and performance indicators highlighted similar results. During the leaching and the main irrigation period in 2005, an increase of soil moisture and groundwater was recorded. The discharge of groundwater followed the irrigation phase in September. However, even in the main irrigation season (July and August), the average drainage over intake ratio is 45% and in the upper part of the irrigation system almost reaches 60%. This concludes a high potential for water saving. Although high discharges in the regional drainage system were found poor drainage systems are reported at the field level. Evidently the main drainage canals of the region work as large scale groundwater collectors rather than fulfill their designated use to collect saline water from the field level. The study proofed the importance to collect reliable and consistent data for hydrological analyses in Middle Asia. For the Khorezm region the presented remote sensing methods indicated their ability to supply data for hydrological monitoring on a regional scale. Remotely sensed crop rotation patterns and water consumption offered the view on field and WUA levels inside the irrigation water distribution administrations. Both methods are portable to regions with similar crops and good climatic conditions, for instance the middle and lower course of the Amu Darya and Syr Darya River.
KW  - Charism
KW  - Fernerkundung
KW  - Wassernutzung
KW  - Landwirtschaft
KW  - Fernerkundung
KW  - Hydrologische Modellierung
KW  - Geographische Informationssysteme
KW  - Landnutzungsklassifikation
KW  - Usbekistan
KW  - remote sensing
KW  - hydrological modelling
KW  - geographical information systems
KW  - land use classification
KW  - Uzbekistan
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-20790
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cord, Anna
T1  - Potential of multi-temporal remote sensing data for modeling tree species distributions and species richness in Mexico
T1  - Eignung multi-temporaler Fernerkundungsdaten für die Modellierung von Artverbreitungsgebieten und Diversität von Baumarten in Mexiko
N2  - Current changes of biodiversity result almost exclusively from human activities. This anthropogenic conversion of natural ecosystems during the last decades has led to the so-called ‘biodiversity crisis’, which comprises the loss of species as well as changes in the global distribution patterns of organisms. Species richness is unevenly distributed worldwide. Altogether, 17 so-called ‘megadiverse’ nations cover less than 10% of the earth’s land surface but support nearly 70% of global species richness. Mexico, the study area of this thesis, is one of those countries. However, due to Mexico’s large extent and geographical complexity, it is impossible to conduct reliable and spatially explicit assessments of species distribution ranges based on these collection data and field work alone. In the last two decades, Species distribution models (SDMs) have been established as important tools for extrapolating such in situ observations. SDMs analyze empirical correlations between geo-referenced species occurrence data and environmental variables to obtain spatially explicit surfaces indicating the probability of species occurrence. Remote sensing can provide such variables which describe biophysical land surface characteristics with high effective spatial resolutions. Especially during the last three to five years, the number of studies making use of remote sensing data for modeling species distributions has therefore multiplied. Due to the novelty of this field of research, the published literature consists mostly of selective case studies. A systematic framework for modeling species distributions by means of remote sensing is still missing. This research gap was taken up by this thesis and specific studies were designed which addressed the combination of climate and remote sensing data in SDMs, the suitability of continuous remote sensing variables in comparison with categorical land cover classification data, the criteria for selecting appropriate remote sensing data depending on species characteristics, and the effects of inter-annual variability in remotely sensed time series on the performance of species distribution models. The corresponding novel analyses were conducted with the Maximum Entropy algorithm developed by Phillips et al. (2004). In this thesis, a more comprehensive set of remote sensing predictors than in the existing literature was utilized for species distribution modeling. The products were selected based on their ecological relevance for characterizing species distributions. Two 1 km Terra-MODIS Land 16-day composite standard products including the Enhanced Vegetation Index (EVI), Reflectance Data, and Land Surface Temperature (LST) were assembled into enhanced time series for the time period of 2001 to 2009. These high-dimensional time series data were then transformed into 18 phenological and 35 statistical metrics that were selected based on an extensive literature review. Spatial distributions of twelve tree species were modeled in a hierarchical framework which integrated climate (WorldClim) and MODIS remote sensing data. The species are representative of the major Mexican forest types and cover a variety of ecological traits, such as range size and biotope specificity. Trees were selected because they have a high probability of detection in the field and since mapping vegetation has a long tradition in remote sensing. The result of this thesis showed that the integration of remote sensing data into species distribution models has a significant potential for improving and both spatial detail and accuracy of the model predictions.
N2  - Sämtliche aktuell zu beobachtenden Veränderungen in der Biodiversität lassen sich fast ausschließlich auf menschliche Aktivitäten zurückführen. In den letzten Jahrzehnten hat insbesondere die anthropogene Umwandlung bisher unberührter, natürlicher Ökosysteme zur sogenannten ‚Biodiversitätskrise‘ geführt. Diese umfasst nicht nur das Aussterben von Arten, sondern auch räumliche Verschiebungen in deren Verbreitungsgebieten. Global gesehen ist der Artenreichtum ungleich verteilt. Nur insgesamt 17 sogenannte ‚megadiverse‘ Länder, welche 10% der globalen Landoberfläche umfassen, beherbergen fast 70% der weltweiten Artenvielfalt. Mexiko, das Studiengebiet dieser Arbeit, ist eine dieser außerordentlich artenreichen Nationen. Aufgrund seiner großen Ausdehnung und geographischen Komplexität kann eine verlässliche und detaillierte räumliche Erfassung von Artverbreitungsgebieten in Mexiko jedoch nicht nur auf Basis dieser Datenbanken sowie von Feldarbeiten erfolgen. In den letzten beiden Jahrzehnten haben sich Artverbreitungsmodelle (Species distribution models, SDMs) als wichtige Werkzeuge für die räumliche Interpolation solcher in situ Beobachtungen in der Ökologie etabliert. Artverbreitungsmodelle umfassen die Analyse empirischer Zusammenhänge zwischen georeferenzierten Fundpunkten einer Art und Umweltvariablen mit dem Ziel, räumlich kontinuierliche Vorhersagen zur Wahrscheinlichkeit des Vorkommens der jeweiligen Art zu treffen. Mittels Fernerkundung können Umweltvariablen mit Bezug zu den biophysikalischen Eigenschaften der Landoberfläche in hohen effektiven räumlichen Auflösungen bereitgestellt werden. Insbesondere in den letzten drei bis fünf Jahren ist daher die Verwendung von Fernerkundungsdaten in der Artverbreitungsmodellierung sprunghaft angestiegen. Da es sich hierbei jedoch immer noch um ein sehr neues Forschungsfeld handelt, stellen diese meist nur Einzelstudien mit Beispielcharakter dar. Eine systematische Untersuchung zur Modellierung von Artverbreitungsgebieten mit Hilfe von Fernerkundungsdaten fehlt bisher. Diese Forschungslücke wurde in der vorliegenden Arbeit aufgegriffen. Hierzu wurden spezifische Untersuchungen durchgeführt, welche insbesondere folgende Aspekte betrachteten: die sinnvolle Verknüpfung von Klima- und Fernerkundungsdaten im Rahmen von Artverbreitungsmodellen, den quantitativen Vergleich von kontinuierlichen Fernerkundungsdaten und einer bestehenden kategorialen Landbedeckungsklassifikation, die Identifizierung von Kriterien zur Auswahl geeigneter Fernerkundungsprodukte, welche die Eigenschaften der Studienarten berücksichtigen, sowie der Einfluss inter-annueller Variabilität in fernerkundlichen Zeitreihen auf die Ergebnisse und Leistungsfähigkeit von Artverbreitungsmodellen. Die entsprechenden neuen Analysen wurden mit Hilfe des von Phillips et al. (2004) entwickelten Maximum Entropy Algorithmus zur Artverbreitungsmodellierung durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein umfangreicherer Datensatz an Fernerkundungsvariablen als in der bisherigen Literatur verwendet. Die entsprechenden Fernerkundungsprodukte wurden spezifisch aufgrund ihrer Eignung für die Beschreibung ökologisch relevanter Parameter, die sich auf die Verbreitungsgebiete von Arten auswirken, ausgewählt. Für den Zeitraum von 2001 bis 2009 wurden zwei Terra-MODIS Standardprodukte mit 1 km räumlicher und 16-tägiger zeitlicher Auflösung zu geglätteten, kontinuierlichen Zeitreihen zusammengefügt. Diese Produkte beinhalten den verbesserten Vegetationsindex (Enhanced Vegetation Index, EVI), Reflexionsgrade und die Landoberflächentemperatur (Land Surface Temperature, LST). Diese hochdimensionalen Zeitreihendaten wurden in insgesamt 18 phänologische sowie 35 statistische Maßzahlen überführt, welche auf der Basis einer umfassenden Sichtung der vorhandenen Literatur zusammengestellt wurden. Die Verbreitungsgebiete von zwölf Baumarten wurden mit Hilfe eines hierarchisch aufgebauten Ansatzes, welcher sowohl Klimadaten (WorldClim) als auch Fernerkundungsdaten des MODIS-Sensors berücksichtigt, modelliert. Die Studienarten sind repräsentativ für die in Mexiko vorkommenden Waldtypen und decken eine breite Spannweite ökologischer Eigenschaften wie Größe des Verbreitungsgebietes und Breite der ökologischen Nische ab. Als Studienobjekte wurden Bäume ausgewählt, weil sie im Feld mit hoher Wahrscheinlichkeit richtig erfasst werden und außerdem die fernerkundungsbasierte Kartierung von Vegetation bereits auf eine Vielzahl an Studien zurückgreifen kann. Durch die im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Integration von Fernerkundungsdaten in Artverbreitungsmodelle ein signifikantes Potential zur Verbesserung der räumlichen Detailgenauigkeit und der Güte der Modellvorhersagen bietet.
KW  - Fernerkundung
KW  - Biodiversität
KW  - Landnutzung
KW  - Zeitreihenanalyse
KW  - Mexiko
KW  - Artverbreitungsmodellierung
KW  - Maximum Entropy Algorithmus
KW  - MODIS
KW  - Modellierung
KW  - Remote sensing
KW  - Species distribution modeling
KW  - Maximum Entropy algorithm
KW  - MODIS
KW  - Mexico
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71021
ER  - 
TY  - THES
A1  - Esch, Thomas
T1  - Automatisierte Analyse von Siedlungsflächen auf der Basis höchstauflösender Radardaten
T1  - Automated analysis of urban areas based on high resolution SAR images
N2  - Städtische Agglomerationen zeichnen sich durch eine zunehmende Dynamik ökologischer, ökonomischer und sozialer Veränderungen aus. Um eine nachhaltige Entwicklung urbaner Räume zu gewährleisten, bedarf es verstärkt innovativer Methoden zur Erfassung der raumwirksamen Veränderungen. Diesbezüglich hat sich die satellitengestützte Erdbeobachtung als kostengünstiges Instrumentarium zur Erhebung planungsrelevanter Informationen erwiesen. Dabei wird in naher Zukunft eine neue Generation von Radarsatelliten zur Verfügung stehen, deren Leistungsvermögen erstmals die operationelle Analyse von Siedlungsflächen auf Grundlage von Radardaten ermöglicht. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel der Dissertation, auf der Basis einer nutzerorientierten Methodik das Potential hochauflösender SAR-Daten zur automatisierten Erfassung und Analyse von Siedlungsflächen zu untersuchen. Die Methodik setzt auf dem objektorientierten Bildanalysekonzept der Software eCognition auf. Dabei haben sich der SAR-Speckle sowie Schwächen hinsichtlich der Güte der Bildsegmentierung bzw. der Bestimmung geeigneter Segmentierungseinstellungen als Limitierungen erwiesen. Folglich liegt ein erster Schwerpunkt auf der Optimierung und Stabilisierung einer segmentbasierten Auswertung von Radardaten. Hier hat sich gezeigt, dass mit Blick auf Siedlungsareale weiterhin Optimierungsbedarf hinsichtlich einer strukturerhaltenden Bildglättung besteht. Daher wird zunächst ein neuer Filteransatz entwickelt, der gegenüber den etablierten Techniken eine konsequentere Reduzierung des Speckle in homogenen Bildarealen gewährleistet und dabei gleichsam die hochfrequente Information in stark strukturierten Aufnahmebereichen bewahrt. Die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Güte und Übertragbarkeit der Bildsegmentierung werden ebenso wie die Schwächen im Hinblick auf die zielgerichtete Definition der optimalen Segmentierungsparameter durch die Entwicklung eines klassenbasierten Ansatzes zur Segmentoptimierung in der Software-Umgebung von eCognition reduziert. Der zweite Schwerpunkt dieser Dissertation widmet sich der Entwicklung von Konzepten zur automatisierten Analyse der regionalen und lokalen Siedlungsstruktur. Im regionalen Kontext liegen die Identifizierung von Siedlungsflächen und die Erfassung einfacher Landnutzungsklassen im Fokus der Arbeiten. Dazu wird ein Regelwerk zur Auswertung einfach-polarisierter SAR-Aufnahmen erstellt, das sich maßgeblich auf räumlich und zeitlich robuste textur-, kontext- und hierarchiebezogene Merkmale stützt. Diese Wissensbasis wird anschließend so erweitert, dass sie die Analyse dual-polarisierter, bifrequenter oder kombinierter optischer und SAR-basierter Bilddaten ermöglicht. Wie die Ergebnisse zeigen, können Siedlungsflächen und Landnutzungsklassen bereits über einfach-polarisierte SAR-Aufnahmen mit Genauigkeiten von rund 90 Prozent erfasst werden. Durch die Einbindung einer weiteren Polarisation, Frequenz oder optischer Daten lässt sich diese Güte auf Werte von bis zu 95 Prozent steigern. Die lokalen Analysen zielen auf die thematisch und räumlich differenzierte Erfassung der Landnutzung innerhalb bebauter Areale ab. Die Untersuchung basiert auf der synergetischen Auswertung einer hochauflösenden Radaraufnahme und eines bedeutend geringer aufgelösten optischen Datensatzes. Die isolierte Analyse von SAR-Aufnahmen reichte hingegen selbst bei der Kombination verschiedener Frequenzen oder Polarisationen nicht zur Charakterisierung der kleinteiligen, heterogenen Stadtlandschaft aus. Im Kontext der synergetischen Auswertung dient die SAR-Aufnahme vornehmlich zur Extraktion der urbanen Topografie, während der optische Datensatz wichtige Merkmale zur Differenzierung der erfassten Struktureinheiten in die Kategorien Gebäude, versiegelte Freifläche, unversiegelte Freifläche und Baumbestand beisteuert. Das Resultat zeigt, dass sich trotz des synergetischen Ansatzes lediglich eine Genauigkeit von 65 Prozent erzielen lässt. Dennoch können Gebäude dabei mit einer Güte von 72 Prozent vergleichsweise akkurat erfasst werden. Im Hinblick auf die Demonstration des siedlungsbezogenen Anwendungspotentials höchstauflösender SAR-Daten lässt sich resümieren, dass eine automatische Ableitung siedlungsstruktureller Merkmale im komplexen städtischen Umfeld aufgrund der eingeschränkten spektralen Aussagekraft und der starken Geometrieabhängigkeit des Signals mit signifikanten Schwierigkeiten verbunden ist. Dennoch hat sich gezeigt, dass diese Limitierungen in gewissem Umfang über den Ansatz der multiskaligen, objektorientierten Klassifizierung kompensiert werden können. Dabei lassen sich die regionalen Siedlungs- und Landnutzungsmuster mit überzeugenden Genauigkeiten erfassen, während die Betrachtung der lokalen Siedlungsstruktur eindeutig die Grenzen der Radartechnik im Hinblick auf die Analyse komplex strukturierter Stadtlandschaften aufzeigt.
N2  - Urban areas feature an increasing dynamic of ecological, economic and social changes. This trend increases the demand for innovative methods to detect and monitor the resulting effects on the urban environment. In this context space borne earth observation has proven to be a cost-effective tool to gain profitable geo-information on various phenomena that concern spatial planning. Withal, in the near future new radar satellite systems will provide a basis for the operational and detailed analysis of settlements for the first time in history. In view of these satellite missions this dissertation investigates the capabilities of high resolution SAR imagery with respect to an automated analysis of urban characteristics. The underlying methodology is based on the object-oriented image analysis software eCognition. In this context the investigations have shown that both the effect of radar speckle and deficiencies regarding the quality of image segmentation as well as the definition of appropriate segmentation settings restrict the efficiency of a segment-based approach. Hence, this dissertation initially focuses on the development of concepts to optimise and stabilise the process of an object-oriented analysis of radar data. This study could show that there is still an ongoing demand for an effective and texture-preserving reduction of image speckle in dissected urban environments. Therefore, an innovative filtering algorithm is developed which allows for a more potent reduction of speckle noise in homogeneous areas while still preserving the texture information in highly structured regions of the SAR image. The difficulties associated with the accuracy and robustness of image segmentation are addressed by the development of a classification-based object-refinement procedure. At the same time this procedure allows for a more transparent and target-oriented definition of the image segmentation settings. However, the main focus of this dissertation is put on the development of concepts for an automated analysis of the regional and local structure of settlements. In the regional context the work aims at both identifying built-up areas and deriving land use categories such as settlement, open area, forest and water bodies. Thereby a rule base is first created which allows for the analysis of single-polarised SAR data. These rules mainly involve spatially and temporally robust, textural, hierarchical and context-related features. Next, this knowledge base is modified in order to facilitate the analysis of dual-polarised, dual-frequency or combined optical and radar-based imagery. The results of this study show that the settlements and the defined land use classes can be identified with an overall accuracy of around 90 percent – even on the basis of single-polarised SAR data. By considering an additional polarisation, frequency or optical data set this accuracy can be increased significantly to values of up to 95 percent. The local analyses aim at a spatially and thematically more detailed description of the land use pattern within built-up areas. Since an isolated analysis of SAR-data – even when combining different polarisations or frequencies – could not suffice to characterise the highly dissected urban environment, this investigation is based on the synergetic use of a high-resolution SAR image and a medium resolution optical data set. In this context the radar image is mainly employed to describe the urban topography, while the optical data provides important features for the detailed differentiation of the extracted structural units into the categories building, sealed surface, unsealed surface and trees. The result of this study exemplifies that the synergetic analysis of a high resolution SAR image and a medium resolution optical data set enables the survey of the defined urban land use classes with a comparably limited accuracy of 65 percent. Nevertheless, within the scope of this classification the category “building” could be identified with an accuracy of 72 percent. This dissertation aimed at demonstrating the suitability of high resolution SAR data for the characterisation of urban environments based on an established image analysis approach. With regard to this objective the dissertation has demonstrated that an automated analysis of built-up areas encounters significant difficulties due to the limited spectral resolution and the strong dependency of backscatter on the viewing and target geometry. Nevertheless, the functionality of the multiscale object-oriented classification approach could compensate for these limitations to some degrees. Thereby, the regional analyses – including the identification of built-up areas and the analysis of land use – led to convincing results. In contrast, the characterisation of the local urban land use pattern pointed out the limitations of radar remote sensing for classifying complex urban environments.
KW  - Fernerkundung
KW  - Siedlungsstruktur
KW  - Stadtlandschaft
KW  - Bildanalyse
KW  - Radarbild
KW  - Fernerkundung
KW  - SAR
KW  - Siedlungsflächen
KW  - Objektorientierte Bildanalyse
KW  - remote sensing
KW  - SAR
KW  - urban areas
KW  - object-oriented image analysis
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18863
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TY  - THES
A1  - Fekete, Alexander
T1  - Massenbewegungen im Elbursgebirge, Iran - im Spannungsfeld zwischen natürlicher Stabilität und anthropogener Beeinflussung
T1  - Mass Movements in Alborz Mountains, Iran - an area of conflict between natural stability and human impact
N2  - Massenbewegungen (in englischer Literatur landslides, in französischer Literatur glissements de terre) sind das Symptom von Hanginstabilitäten in einem Naturraum. Die Wahl des Überbegriffs Massenbewegungen und die Untergliederung der einzelnen Stadien des Prozessablaufs wurden im Rahmen eines pragmatischen Ansatzes dieser Arbeit neu festgelegt. Im Untersuchungsgebiet im Elbursgebirge im Norden des Iran stellen Massenbewegungen ein Phänomen dar, welches die Kulturlandschaft bedroht, aber auch durch sie selbst bedingt ist. In dieser Arbeit wurden Abhängigkeitsbeziehungen zwischen menschlichem Eingriff und natürlichem Stabilitätspotential untersucht. In einem heuristischen Ansatz wurden Faktoren analysiert, welche Massenbewegungen bedingen oder auslösen. Faktoren wie geologischer Untergrund, Bodenauflage, Hangneigung, Exposition, Hydrologie, Vegetationsbedeckung oder Straßenbau wirken in unterschiedlicher Weise auf die Verursachung von Massenbewegungen ein. Die Analyse der Tragweite und Relevanz dieser Faktoren erfolgte mittels einer Faktorenüberlagerung in einem Geographischen Informationssystem (GIS). Das GIS bildete die Schnittstelle für Fernerkundungsdaten, Kartenmaterial, Geländeaufnahme und das digitale Geländemodell (DEM, bzw. DTM). Neben Photos, Beschreibungen, GPS-Punkten und Bodenproben aus der Geländeaufnahme im Iran wurden CORONA- und LANDSAT-ETM+ - Satellitendaten sowie Klimaaufzeichnungen, Topographische und Geologische Karten auf ihre Aussagekraft hin analysiert. Durch Verschneidung der Datenebenen konnten Gefährdungszonen hinsichtlich Massenbewegungen ausgewiesen werden. Die Ergebnisse wurden mit den vorhandenen Befunden über aufgetretene Massenbewegungen überprüft. Die Übereinstimmung der Gefährdungszonen mit der Verteilung vorgefundener Massenbewegungsformen bestätigte die Richtigkeit des methodischen Vorgehens. Bei der Auswahl und Bearbeitung von Daten und Methodik lagen die Schwerpunkte im Anwendungsbezug und in der Qualitätssicherung. Zur Erstellung des digitalen Höhenmodells wurde ein eigener Ansatz zur Extraktion von Höhenlinien aus Topographischen Karten verfolgt. Das Ergebnis der Arbeit ist ein kostengünstiger, pragmatischer und übertragbarer Ansatz zur Bewertung des Gefährdungspotentials von Massenbewegungen.
N2  - Mass movements (in English literature often referred to as landslides, in French Literature as glissements de terre) are symptoms of instability in natural environments. Within the scope of a pragmatic approach the key word 'mass movements' and its processual steps were newly defined. Mass movements are a phenomenon in the study area in Alborz mountains, Iran. They threaten human environments while at the same time they display results of human activity. The focus of this paper is directed on interdependences between human impact and areas that are prone to slope instability. In a heuristic approach factors that influence or trigger mass movements were analysed. These determining factors include the geology, soil cover, slope, aspect, hydrology, vegetationcover and roads. Analysis of intensity, extent and relevance was compiled by factor overlay technique in a Geographical Information System (GIS). Under the GIS environment, CORONA and LANDSAT-ETM+ satellite images, climatic data, topographical and geological maps, ground truth data and the digital elevation model (DEM) could be integrated. This resulted in a hazard zonation map of mass movements. The hazard zonation map was cross referenced with a sample of real occurences of mass movements. This step served to validate the derived model for mass movement hazard. Data and methods were selected and tested on the basis of quality and application ability. Extraction of contour lines from topographical maps was used as a faster and better way of creating the digital elevation model compared to digitalization. All methodical ways resulted into a pragmatic cost-effective and transferable approach of evaluating the hazard of mass movements.
KW  - Elbursgebirge
KW  - Massenbewegung <Geomorphologie>
KW  - Massenbewegungen
KW  - Rutschungen
KW  - Gefahrenkarten
KW  - GIS
KW  - Höhenmodell
KW  - landslides
KW  - digital elevation model
KW  - Landsat
KW  - remote sensing
KW  - Iran
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-13576
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TY  - JOUR
A1  - Glaser, Rüdiger
A1  - Sponholz, Barbara
T1  - Erste Untersuchungen von Hangrutschungen an der Frankenhöhe
N2  - Der vorliegende Beitrag faßt den derzeitigen Stand der Untersuchungen von Hangrutschungen im Bereich der Frankenhöhe, die im Rahmen des EPOCH-Programmes durchgeführt wurden, zusammen. Nach einer Inventarisierung der regionalen Rutschungsereignisse wird die Rutschung bei Obergailnau in einer geomorphologischen Detailkartierung vorgestellt. Für die Auslösung der Rutschung kommen mehrere Faktoren in Betracht: neben einer erhöhten Rutschungsanfälligkeit aufgrund der geologisch-tektonischen Verhältnisse muß v.a. auch eine Einflußnahme durch die Landnutzung mit berücksichtigt werden. Dazu zählen Steinbrucharbeiten in unmittelbarer Nähe der Rutschung, aber auch Wasserbaumaßnahmen am Schloßberg. In diesem potentielllabilisierten Gebiet kam es nach überdurchschnittlichen Niederschlägen Anfang 1958 zu einer Überschreitung der Belastungsgrenze des Hanges, die sich in einer großflächigen Rutschung äußerte. Die weiteren Untersuchungen sollen zeigen, ob sich die für Obergailnau herausgestellten Faktorenkomplexe im regionalen Rahmen verifizieren lassen.
N2  - The paper summarizes the present status of investigations on landslides at a section of the Frankenhöhe escarpment of northem Bavaria, conducted within the context of an EPOCH program. Following an overview of landslide events in the region a recent landslide near the village of Obergailnau is presented in a detailed geomorphological map. Several factors may have contributed to triggering the landslide: an increased susceptibility to landsliding because of the geological and tectonical setting of the area may have been compounded with the landuse there, such as quarrying in the immediate vicinity and hydraulic engineering works at the Schloß mtn. upslope of the landslide area. Unusually high precipitation at the beginning of 1958 sufficiently lowered the load limit of this potentially unstable area, thus causing a major landslide. Further studies are planned in order to fmd out weiher Ihe complex of faclors identified at Obergailnau is of regional significance.
KW  - Geographie
Y1  - 1993
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-53615
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Hagedorn, Horst
A1  - Sponholz, Barbara
T1  - Silikatkarst in Nord- und Ostniger - Einbindung der Verkarstung in die tertiäre und quartäre Landschaftsgeschichte
N2  - Im Nordosten der Republik Niger sind Karstformen in Sandsteinen, Silcretes, Eisenkrusten und im Kristallin weit verbreitet. Aufgrund geomorphologischer Untersuchungen und mikromorphologischer Analysen läßt sich eine echte Verkarstung im Sinne lösungsbedingter Reliefformung nachweisen. Untersuchungen an Dünnschliffen und rasterelektronenmikroskopische Analysen von Quarzkomoberflächen zeigen extrem starke Kornkorrosion in den äußeren Probenbereichen (Wandungen von Karstformen) und allgemein starke Spuren von Kieselsäuremobilisierung. Die Ausfällung von Kieselsäure auf den Quarzkörnern kann bis zur Neukristallisation von Quarz reichen (Djado, Stufe von Bilma) oder nur als amorpher Überzug ausgebildet sein (Massive von Tennit und Koutous). Die Gesamtheit der Befunde deutet auf eine Hauptphase der Verkarstung im frühen Tertiär hin, die von weiteren Lösungsphasen im jüngeren Tertiär und wahrscheinlich auch im Quartär gefolgt wird. Die jeweils über weite Räume ähnlichen Befunde lassen eine Abhängigkeit des Verkarstungsgeschehens von den paläoklimatischen Bedingungen vermuten; vor allem durch die Ausbildung eines unterirdischen Entwässernngs- und Hohlraumsystems sind enge Wechselbeziehungen zwischen Karstformenschatz und der Entwicklung der übrigen Reliefelemente gegeben.
N2  - In the northeastem part of the Republic of Niger karstic features in sandstones, silcretes, ironcrusts and cristalline rocks occur very commonly. On the base of geomorphological field studies and micromorphological analyses real karst forming caused by rock dissolution is verified. Analyses of thin sections and scanning electron microscopy of quartz grain surfaces show extreme corrosion in the exterior parts of the samples and an important mobilisation of silica. Precipitation of silica on quartz grains may reach the state of recristallisation of quartz (Djado, cuesta of Bilma) or of only amorpheous silica coatings (massifs of Tennit and Koutous). The results indicate a main period of karst formation du ring early Tertiary, followed by others du ring late Tertiary and Quaternary. The widespread distribution of similar results indicates the dependence of karstification on palaeoclimatic conditions; the subterranean drainage and cave systems cause a significant dependence between karst and the development of other landforms.
KW  - Geographie
KW  - Niger
KW  - Karst
Y1  - 1990
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-56597
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hertig, Elke
T1  - Niederschlags- und Temperaturabschätzungen für den Mittelmeerraum unter anthropogen verstärktem Treibhauseffekt
T1  - Assessment of Mediterranean precipitation and temperature under increased greenhouse warming conditions
N2  - Unter Einbezug von modellsimulierten großskaligen Geopotential-, Feuchte- und Meeresoberflächentemperaturfeldern für Szenarien eines anthropogen verstärkten Treibhauseffekts wird der Niederschlag bzw. die Temperatur im Mittelmeerraum für das 21. Jahrhundert mit der Methode des statistischen Downscalings abgeschätzt. Die als Gitterfelder mit 0.5° räumlicher Auflösung vorliegenden Niederschlags- und Temperaturdaten des CRU-(Climatic Research Unit in Norwich) Datensatzes werden jeweils mittels s-modaler Hauptkomponentenanalyse in Regionen unterteilt. Die resultierenden Zeitreihen der regionalen Variationszentren offenbaren dabei unterschiedliche Niederschlags- und Temperaturverhältnisse in den verschiedenen mediterranen Teilregionen im Untersuchungszeitraum 1948-1998. Als großskalige Einflussgrößen dienen Reanalysedaten des NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/ National Center for Atmospheric Research) der geopotentiellen Höhen der 1000hPa-und 500hPa-Niveaus und der spezifischen Feuchte im 1000hPa-Niveau. Als ozeanische Einflussgrößen werden Meeresoberflächentemperaturdaten des Nordatlantiks und des Mittelmeers verwendet. Zur Dimensionsreduktion und zur Beseitigung linearer Abhängigkeiten gehen die verschiedenen Prädiktorfelder ebenfalls, jeweils getrennt, in s-modale Hauptkomponentenanalysen ein. Anschließend wird der Verlauf des Niederschlags bzw. der Temperatur der regionalen Variationszentren in den Monaten Oktober bis Mai 1948-1998 mit der großräumigen atmosphärischen und ozeanischen Variabilität im gleichen Zeitraum verknüpft. Dies geschieht in mehreren Kalibrierungsabschnitten unter Verwendung von Kanonischen Korrelationsanalysen und multiplen Regressionsanalysen. Die erstellten statistischen Zusammenhänge werden dann in von der Kalibrierung unabhängigen Verifikationszeiträumen überprüft. Die erzielten Modellgüten in den Verifikationsperioden werden herangezogen, um die besten statistischen Modelle für die Zukunftsabschätzungen auszuwählen. Dabei zeigt sich, dass für den mediterranen Niederschlag die besten Modellgüten im Allgemeinen mit der Prädiktorenkombination 1000hPa-/500hPa-Geopotential und spezifische Feuchte erzielt werden können. Die Temperatur im Mittelmeerraum lässt hingegen den stärksten Zusammenhang mit Werten der 1000hPa-/500hPa-geopotentiellen Höhen erkennen. Durch Einsetzen von modellsimulierten Werten der Prädiktoren in die Regressions-bzw. Kanonischen Korrelationsgleichungen wird schließlich die Reaktion der regionalen Klimavariablen Niederschlag bzw. Temperatur auf Veränderungen der großskaligen Zirkulations-, Feuchte- und Meeresoberflächentemperaturanomalien unter Bedingungen eines anthropogen verstärkten Treibhauseffektes abgeschätzt. Je nach verwendeter Methode und einbezogener Prädiktorenkombination zeigen sich teils erhebliche Unterschiede in den Abschätzungsergebnissen. So wird zum Beispiel bei den bedingten Abschätzungen für das 21. Jahrhundert der zukünftige Niederschlagsverlauf zum Teil erheblich abgewandelt, wenn modellsimulierte Feuchtewerte zusätzlich zu den Geopotentialinformationen einbezogen werden. Für die bedingten Abschätzungen des regionalen Klimas im Mittelmeerraum im 21. Jahrhundert werden Prädiktoren-Modellergebnisse zweier verschiedener IPCC- (Intergovernmental Panel on Climate Change) Emissionsszenarien herangezogen. Zum einen werden modellsimulierte Werte nach IS92a- Szenario herangezogen, zum anderen solche nach jüngstem SRESB2-Szenario. Aus beiden verwendeten Szenarienrechnungen gehen im Allgemeinen gleichförmige Tendenzen bei der Entwicklung der Niederschlagssummen im Mittelmeerraum unter anthropogener Verstärkung des Treibhauseffektes im 21. Jahrhundert hervor. Unter Verwendung von Prädiktorenwerten des Hamburger Klimamodells ECHAM4 nach SRESB2-Szenario (großskalige Einflussgrößen: 1000hPa-/500hPa-geopotentielle Höhen und 1000hPa-spezifische Feuchte) ergibt sich für den westlichen und nördlichen Mittelmeerraum bei einer anthropogenen Verstärkung des Treibhauseffektes eine Verkürzung mit gleichzeitiger Intensitätszunahme der "feuchten" Jahreszeit. Dies äußert sich darin, dass im Winter in diesen Regionen Niederschlagszunahmen im Zeitraum 2071-2100 im Vergleich zu 1990-2019 abgeschätzt werden, während im Herbst und Frühjahr Niederschlagsrückgänge überwiegen. In den östlichen und südlichen Teilen des Mittelmeerraumes zeigen sich hingegen für die Monate Oktober bis Mai fast ausschließlich negative Niederschlagstendenzen unter Bedingungen eines anthropogen verstärkten Treibhauseffektes. Für die Temperatur wird unter Verwendung von Modellwerten der großskaligen Einflussgrößen 1000hPa-/500hPa-geopotentielle Höhen unter SRESB2-Szenariobedingungen ein Temperaturanstieg im gesamten Mittelmeerraum für alle untersuchten Monate (Oktober bis Mai) im Zeitraum 2071 bis 2100 im Vergleich zum Abschnitt 1990-2019 abgeschätzt. Die Erhöhung ist im Herbst und zu Beginn des Frühjahrs insgesamt am stärksten ausgeprägt.
N2  - Mediterranean precipitation and temperature are assessed for the 21st century under enhanced greenhouse warming conditions by means of statistical downscaling from simulated large- scale predictor fields of 1000hPa-/500hPa- geopotential heights, 1000hPa- specific humidity and sea surface temperatures of the North Atlantic and the Mediterranean. Based on highly resolved gridded data covering the Mediterranean area homogeneously (CRU05 dataset, Climatic Research Unit in Norwich), precipitation and temperature regions are derived by s-mode principal component analyses (PCA). Resulting time series of the regional centres of variation reveal different precipitation and temperature conditions in the various Mediterranean regions for the period 1948-1998. As large-scale predictors 1000hPa-/500hPa-geopotential heights, as well as 1000hPa-specific humidity grids are selected from the NCEP/NCAR-reanalysis project (National Centers for Environmental Prediction/ National Center for Atmospheric Research). Sea surface temperatures of the North Atlantic and of the Mediterranean operate as oceanic predictors. S-mode PCA is also applied to the different predictor fields to remove linear dependencies between variables and to reduce the dimensions of the data. In a next step precipitation/temperature time series of the regional centres of variation for October to May 1948-1998 are linked to the large-scale atmospheric and oceanic circulation in the same period. Canonical correlation analysis and multiple regression analysis are used to establish predictor- predictand- relationships in different calibration periods. Independant periods of time are used to verify the quality of the statistical models. The different quality of the models in the verification periods is used to select the best-performing models for the assessment of future precipitation and temperature. Thereby it is revealed that for Mediterranean precipitation the best performance is achieved with the predictor combination 1000hPa-/500hPa- geopotential heights and specific humidity, whereas Mediterranean temperature shows the strongest connection to the 1000hPa-/500hPa-geopotential heights. The established statistical relationships are subsequently used to predict the response of future precipitation and temperature in the Mediterranean region from climate model changes of the large- scale circulation, humidity, and sea surface temperature anomalies. Considerable differences appear, depending on statistical methods and types of predictors used. Thus the additional inclusion of model-simulated specific humidity values into the predictor fields can result in a substantially modified progression of future precipitation amounts. Model results based on two different IPCC- (Intergovernmental Panel on Climate Change) emission scenarios are used for the conditional assessment of Medi-terranean climate changes in the 21st century. On the one hand model-simulated values according to the IS92a- scenario are used, on the other hand latest SRESB2- scenario values. Both scenario computations yield uniform tendencies of future precipitation amounts in the Mediterranean under increased greenhouse warming conditions. Using ECHAM4- model data according to the SRESB2- scenario (large-scale predictors: 1000hPa-/500hPa-geopotential heights and 1000hPa-specific humidity), a shortening and at the same time an intensity increase of the wet season arises for the western and northern Mediterranean regions. Thus the models predict precipitation increases in winter for the period 2071-2100 compared to 1990-2019, whereas precipitation decreases dominate in fall and spring. The eastern and southern parts of the Mediterranean exhibit mainly negative precipitation tendencies from October to May under enhanced greenhouse warming conditions. Mediterranean temperature shows an increase for the whole Mediterranean area in all analysed months from October to May for the period 2071-2100 compared to 1990-2019 under SRESB2- scenario conditions. Overall the temperature rise is most pronounced during fall and at the beginning of spring.
KW  - Mittelmeerraum
KW  - Treibhauseffekt
KW  - Niederschlag
KW  - Temperatur
KW  - Prognose
KW  - Mediterraner Niederschlag
KW  - Mediterrane Temperatur
KW  - Statistisches Downscaling
KW  - anthropogener Treibhauseffekt
KW  - Mediterranean precipitation
KW  - Mediterranean temperature
KW  - Statistical Downscaling
KW  - increased greenhouse warming
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8740
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hipondoka, Martin H.T.
T1  - The development and evolution of Etosha Pan, Namibia
T1  - Die Entwicklung der Etoscha-Pfanne, Namibia
N2  - This study explores and examines the geomorphology of a large endorheic basin, approximately twice the size of Luxemburg, situated in the Etosha National Park, Namibia. The main focus is directed on how and when this depression, known as Etosha Pan, came into being. Geomorphological investigation was complemented and guided primarily by the application and interpretation of satellite-derived information. Etosha Pan has attracted scientific investigations for nearly a century. Unfortunately, their efforts resulted into two diverging and mutually exclusive views with respect to its development. The first and oldest view dates back to the 1920s. It hypothesized Etosha Pan as a desiccated palaeolake which was abandoned following the river capture of its major fluvial system, the Kunene River. The river capture was assumed to have taken place in the Pliocene/Early Pleistocene. In spite of the absence of fluvial input that the Kunene contributed, the original lake was thought to have persisted until some 35 ka ago, long after the Kunene severed its ties with the basin. The current size of the basin and its playa status was interpreted to have resulted from deteriorating climatic conditions. The opposing view emerged in the 1980s and gained prominence in the 1990s. This view assumed that there were an innumerable number of small pans on the then surface of what later to become Etosha Pan. Since the turn of the Pliocene to Early Pleistocene, these individual pans started to experience a combined effect of fluvial erosion during the rainy season and wind deflation during the dry period. The climatic regime during that entire period was postulated to be semi-arid as today. This climatic status was used to rule out any existence of a perennial lake within the boundary of Etosha since the Quaternary. Ultimately, these denudational processes, taking place in a seasonal rhythm, caused the individual pans to deepen and widen laterally into each other and formed a super-pan that we call Etosha today. Thus the Kunene River had no role to play in the development of the Etosha Pan according to this model. However, proponents of this model acknowledged that the Kunene once fed into the Owambo Basin and assigned the end of the Tertiary to the terminal phase of that inflow. Findings of this study included field evidence endorsing the postulation that the Kunene River had once flowed into the Owambo Basin. Its infilled valley, bounding with the contemporary valley of the Kunene near Calueque, was identified and points towards the Etosha Pan. It is deliberated that a large lake, called Lake Kunene, existed in the basin during the time. Following the deflection of the Kunene River to the coast under the influence of river incision and neo-tectonic during the Late Pliocene, new dynamics were introduced over the Owambo Basin surface. After the basin was deprived of its major water and sediment budget that the Kunene River contributed, it was left with only smaller rivers, most notably the Cuvelai System, as the only remaining supplier. This resulted in the Cuvelai System concentrating and limiting its collective load deposition to a lobe of Lake Kunene basin floor. The accident of that lobe is unclear, but it is likely that it constituted the deepest part of the basin at the time or it was influenced by neo-tectonic that helped divert the Kunene River or both. Against the backdrop of fluvial action that was initiating the new lake, most parts of the rest of the basin, then denied of lacustrine activity, were intermittently riddled with a veneer of sediment, especially during phases of intensified aeolian activity. In the mean time, the area that was regularly receiving fluvial input started to shape up as a distinct lake with the depositions of sediments around the water-body, primarily via littoral action, serving as embankment. Gradually, a shoreline is formed and assisted in fixing and delineating the spatial extent of the new and much smaller lake, called Lake Etosha. That Lake Etosha is the predecessor of the modern day Etosha Pan. Indicators for a perennial lake found in this study at Etosha include fossil fragments of Clariidae species comparable to modern species measuring some 90 cm, and those of sitatunga dated to approximately 5 ka. None of these creatures exist today at Etosha because of their ecological requirements, which among others, include permanent water. The sitatunga, in addition, is known as the only truly amphibious antelope in the world. Since its inception, the new lake underwent a number of geomorphological modifications. A prominent character amongst these modifications is the orientation of the lake, which has its long-axis oriented in the ENE-WSW direction. It resulted from wave action affected by the prevailing dominant northeasterly wind, which is believed to have been in force since the Middle Pleistocene. Lake Etosha has also witnessed phases of waning and waxing under the influence of the prevailing climatic regime. Over the last 150 ka, the available data intercepted about seven phases of high lake levels. These data are generally in agreement with regional palaeoclimatic data, particularly when compared with those obtained from neighbouring Makgadikgadi Pans in Botswana. The last recorded episode of the wet phase at Etosha was some 2,400 years before the present.
N2  - Die vorliegende Studie untersucht Aspekte der Geomorphologie und Landschaftsgeschichte eines großen, heute endorheischen Beckens im zentralen Nord-Namibia, nämlich des Owambo-Beckens als Teil der Kalahari im weitesten Sinne. Der rezent tiefste Teil dieses Beckens umfasst die so genannte Etoscha-Pfanne im gleichnamigen Nationalpark; sie besitzt eine Fläche von etwas zweimal der Größe Luxemburgs. Dabei wurde das Hauptaugenmerk auf die Frage gelegt, wie und wann diese Depression unter Berücksichtigung der tektonischen und klimatischen Entwicklung des Großraums entstanden ist. Hierzu wurden zwischen 2002 und 2004 umfassende Geländestudien von mehreren Monaten Dauer mit unterstützender Luft- und Satellitenbild-Auswertung sowie Kartier- und Laborarbeiten unternommen. Die Region um die Etoscha-Pfanne ist seit fast 100 Jahren Gegenstand wissenschaftlich-geographischer Forschung, wobei die jeweiligen Resultate zu teilweise sehr konträren Hypothesen geführt haben. Die älteste publizierte Theorie (1920er Jahre) geht davon aus, dass es sich bei der Etoscha-Pfanne um den ausgetrockneten Endsee des Kunene-Flusses handelt, welcher seinerseits gegen Ende des Tertiärs oder zu Beginn des Quartärs infolge Flussanzapfung von Westen her zum Atlantik umgelenkt wurde. Diese Umlenkung soll das Ende des Zuflusses und demzufolge die sukzessive Austrocknung des Etoscha-Sees bewirkt haben, der aber – so die Hypothese – noch bis vor ca. 35.000 Jahren bestanden haben soll. Sowohl die Größe der Etoscha-Depression wie auch der Playa-Formenschatz und die umlaufenden Terrassen-Galerien wurden als Indikatoren dieser insgesamt zunehmenden Austrocknung gedeutet. Eine gegensätzliche Theorie wurde ab den 1980er Jahren entwickelt, wonach die Entwicklung des regionalen Flußsystems, insbesondere des Kunene, mit der Entstehung der Pfanne nicht in Verbindung zu bringen sei. Es wurde aber auf die Möglichkeit hingewiesen, dass im Tertiär der Kunene in das Owambo-Becken geflossen sein könnte und somit für Teile der Kalahari-Formation als Beckenfüllung verantwortlich wäre. Vielmehr sei im tektonisch prä-disponierten Beckentiefsten nach-kunenezeitlich eine Megapfanne infolge rückschreitender Hangentwicklung aus kleineren Pfannen entstanden. Offen blieb jedoch die Frage, in welcher Weise sich die wirksame Erosion in unmittelbarer Nähe des Vorflut- oder Haupterosionsniveaus in einem sehr flachen Großrelief als Prozeß etablieren und zum kilometerweiten Rückschreiten der wenige Meter hohen Hänge führen konnte. Dies hat dazu geführt, dass ab den 1990er Jahren der Wirkung des Windes diese erosiven Fähigkeiten zugesprochen wurden. Demnach habe sich etwa ab der Tertiär-Quartär-Wende unter generell gleich bleibenden semi-ariden Umweltbedingungen eine Art Kombinations-effekt aus saisonaler fluvialer Aufbereitung mit ebenso saisonalem äolischen Materialaustrag etabliert. Dieser soll zur sukzessiven Tieferlegung des Pfannenbodens seit dem Ende des Tertiärs infolge von Auswehung geführt haben. Als Indizien hierfür werden u. a. eine mangelnde bzw. sehr dünne Sedimentdecke in der Pfanne sowie die Existenz von äolischen Sandkörpern, den so genannten Lunette-Dünen am Westrand der Pfanne angeführt. Die Existenz eines perennierenden Sees ist in dieser Hypothese explizit ausgeschlossen worden, zumindest für die letzten 140.000 Jahre. Die Ergebnisse der Gelände- und Auswertungsarbeiten vorliegender Studie können beide genannten Hypothesengebäude nur zum Teil bestätigen. Die Untersuchung der Wasserscheidenbereiche zwischen Kunene-System und dem ins Etoscha-Becken entwässernden Cuvelai-Oshana-System insbesondere am westlichsten Zweig, dem Etaka-Fluß, erbrachte das Resultat, dass ein durchgängiges, sehr breites und teilweise verfülltes Paläotal von einem nordwärts fließenden Kunene-Tributär bei Calueque, dem Olushandja, über die Wasserscheide hinweg zum Etaka und damit nach Etoscha führt. Die Rekonstruktion des direkten Wasserscheiden-bereiches ist heute nur noch schwer möglich, da direkt auf der Wasserscheide ein Stausee der nordnamibischen Wasserfernversorgung angelegt wurde. Anhand der wasserbaulichen Planungs- und Bauunterlagen konnte jedoch die Lage relativ genau lokalisiert werden. Die Höhe der Wasserscheide über dem rezenten Normalwasserbett des Kunene beträgt nur 15 Meter und es ist daher anzunehmen, dass die Umlenkung des Flusses keine allzu starke tektonische Aktivität erforderte, zumal das obere Tertiär im subkontinentalen Maßstab als Periode starker Hebung in den Randstufen-bereichen gilt. Der Kunene selbst fließt heute westlich des Anzapfungsbereichs in einem von teilweise starken Längsprofil-Diskontinuitäten gekennzeichneten und tief ausgeräumten Tal, angelehnt an eine tektonische Struktur, die in der angolanischen Literatur als Ruacana-Graben bezeichnet wurde. Auch das intramontane Becken von Ruacana ist wohl als Weiterbildung einer ursächlich tektonisch bedingten Depression nahe der kontinentalen Hauptwasserscheide anzusehen. Das Vorkommen einer noch in geomorphologisch jüngerer Zeit möglichen Durchflussverbindung lässt auf die zeitweise Existenz eines oder mehrerer perennierender Seen schließen, zumindest in Zeiten stärkerer Wasserschüttung im angolanischen Hochland. Genauere zeitliche Einordnungen können nicht gemacht werden, da derzeit noch kein adäquat datierbares Material vorliegt. Unter der Annahme, dass ein solcher Kunene-See mit oder ohne ehemaligem Ausfluss im Beckentiefsten existiert hat, trat nach der endgültigen Ablenkung des Zulaufs definitiv ein Systemwechsel hin zu einer anderen Dynamik auf der Oberfläche des Owambo-Beckens ein. Das durch die Neotektonik bedingte, deutlich verkleinerte und nicht mehr weit ins angolanische Hochland reichende Cuvelai-Oshana- und Gwashigambo-Einzugs-gebiet der Beckendepression muss in deutlich geringerem Maße fremdgesteuert gewesen sein, so dass die autochthonen Niederschlags-bedingungen sich in den Formen stärker niedergeschlagen haben müssen. Dies gilt insbesondere für pleistozäne Trockenphasen, wie sie anderweitig in Namibia vor allem in den jeweiligen Hochglazialen mit Meeresspiegel-Tiefständen und intensivem Benguela-Upwelling als nachgewiesen gelten dürfen. Während dieser Trockenphasen dürfte die fluviale Aktivität sehr stark zum Erliegen gekommen und ein kaum nennenswerter fluvialer Input in die Vorflutbereiche geschüttet worden sein, so dass besonders in den extremen Trockenphasen Auswehungs-prozesse dominiert haben. So sind insbesondere die Längsdünenzüge im zentralen Nordnamibia aber auch in anderen Regionen des Landes auf die Ausbildung oder Reaktivierung im letzten Hochglazial zurückzuführen. Als besonderes Indiz für die neotektonische Aktivität ist die bei Flutereignissen im Satellitenbild erkennbare ostwärtige Neigung der Pfannenoberfläche zu sehen, was auf der Ostseite zu ausgeprägter Kliffdynamik führt. In den Übergangsphasen dürften die Verhältnisse den heutigen mehr oder weniger ähnlich gewesen sein mit saisonalem, episodischem oder periodischem Input sowohl aus der direkten Umgebung des Beckentiefsten wie auch aus dem Oshana-System. Signifikante Unterschiede bestehen jedoch zu den pluvialzeitlichen Verhältnissen, die im Verlauf des Pleistozäns mehrfach aufgetreten sind. Hier herrschten perennierend feuchte Bedingungen in weiten Teilen des Einzugsgebiets, das durch dichten Trockenwald und Feuchtsavannen zu charakterisieren ist. Als Indikatoren für pluvialzeitliche Verhältnisse wurden fossil-führende Sedimente im Pfannenbecken, Strandterrassen und Flussterrassen im unteren Einzugsgebiet untersucht. Die Sedimente erbrachten Fossilfunde von großen Fischen der Gattung Clariidae – die größten Fische, die je entdeckt wurden – und von Land- und Frischwassermollusken in unterschiedlichen Morphopositionen. Ein jünger angeschnittener Nehrungshaken enthielt u. a. Fossilien von Sitatunga, ein klarer Hinweis auf perennierende Seeverhältnisse. Letztere konnten radiometrisch auf ca. 5000 BP datiert werden – ein Datum, welches mit der in der Literatur immer wieder beschriebenen frühholozänen Feuchtphase in Namibia ebenso gut korreliert, wie mit der jüngsten Bodenbildungsphase auf den Strandwällen. Innerhalb der geschilderten Befunde sind die früher als Lunette-Dünen beschriebenen Akkumulationskörper auf der West- und Nordseite der Pfanne ebenso als reliktische Strandwälle anzusprechen wie die identisch strukturierten, längsgestreckten, der heutigen Küste vorgelagerten Inseln, z. B. Logans Island. Letztere repräsentieren sehr wahrscheinlich das Niveau der Strandwälle einer vergangenen Seephase, als das heutige Pfannenbecken bereits bestand aber nicht komplett mit Wasser geflutet war. Sie wurden durch die nachfolgende Seephase, die vermutlich auf 5000 BP datierte, bis auf die Reliktinseln überformt. Die genannten Strandwälle aller Reliefgenerationen enthalten Mollusken der Art Xerocerastus burchelli und einige andere, ebenfalls häufig wechselnde oder feuchte Bedingungen bevorzugende Arten. In den älteren Strandwällen sind diese Fossilien mit carbonatischen Ausfällungen überzogen, teilweise auch vollständig verbacken, in den jüngeren Sedimenten, wie Logans Island oder dem datierten Nehrungshaken, stecken sie in frischer Erhaltung im Sedimentkörper. Lebende Exemplare konnten jedoch nicht aufgefunden werden. Ein weiteres Indiz für die Interpretation der Sedimentkörper als fossile Strandwälle ist darin zu sehen, dass dieselben infolge Bodenbildung fest liegen und lokal durch autochthone Niederschläge gullyartig zerschnitten werden. Indizien für eine rezente äolische Entstehung infolge der Auswehung vom Pfannenboden konnten nicht gefunden werden. Stattdessen konnte gezeigt werden, dass Auswehung allenfalls den Schwemm-bereich des westlichen Hauptzuflusses, den Ekuma, betraf. Insgesamt scheint der Anteil der äolischen Formung weit hinter dem der fluvial-lakustrinen zurückzutreten. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Region des zentralen Nordnamibia mit der Etoscha-Pfanne als rezentem Hauptvorfluter in ihrer tektonisch-strukturellen Prädisposition eine wechselhafte jungkänozoische Relief-geschichte mit alternierenden Pluvialzeiten und Trockenphasen jeweils unterschiedlicher Dimension sowie Übergangsphasen aufweist.
KW  - Etoschapfanne
KW  - Geomorphologie
KW  - Etoscha
KW  - Pfanne
KW  - Namibia
KW  - endorheisch
KW  - Geomorphologie
KW  - Cuvelai
KW  - Etosha
KW  - Pan
KW  - Namibia
KW  - geomorphology
KW  - Cuvelai
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-14351
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jung, Jürgen
T1  - GIS-gestützte Rekonstruktion der neogenen Reliefentwicklung tektonisch beeinflusster Mittelgebirgslandschaften am Beispiel des Spessarts (NW-Bayern, SE-Hessen)
T1  - GIS-based reconstruction of  early tertiary landscape evolution of a tectonic modified upland  region shown by the example of the Spessart (NW-Bayern, SE-Hessen)
N2  - Klimatische wie auch strukturelle Einflüsse haben in einem sich wandelnden Wirkungsgefüge an der Reliefentwicklung des Spessarts mitgewirkt. Seit dem ausgehenden Jura wurde die mesozoische Gesteinsauflage zunächst unter tropoiden Bedingungen von undifferenzierten Verwitterungs- und Abtragungsprozessen sukzessive aufgearbeitet. Eine zunehmend differenzierte Formung und Inwertsetzung des strukturellen Inventars ist mindestens seit dem Untermiozän feststellbar. Klimatische Veränderungen, unterstützt von tektonischen Aktivitäten haben sich früher als in anderen Mittelgebirgsregionen auf die Reliefgestaltung ausgewirkt. Rheinische Elemente tektonischer Deformationen setzen sich bereits im Oligozän durch, wie Untersuchungen der Tonlagerstätte Klingenberg belegen. Die untermiozäne Reliefdifferenzierung wird anhand der Sedimente und Vulkanite des Schlüchterner Beckens deutlich. Sedimente der Hanau-Seligenstädter Senke liefern Hinweise über die Ausräumung der Sandsteinschichten im Vorderen Spessart und die Entwicklung der Sandsteinstufe. Durch restriktive Flächenbildung im Stufenvorland wurde die Sandsteinstufe lagekonstant herauspräpariert. Der im Bereich des Stufenhanges und der Auslieger-Inselberge verbreitete Sandstein-Saprolit belegt den morphogenetischen Zusammenhang mit der tropoiden Verwitterungsdynamik. Die jungtertiäre und pleistozäne Formung hat zu einer Akzentuierung, die holozänen Prozesse zu einer lokalen Nivellierung des Reliefs beigetragen. Mit Hilfe des Geographischen Informationssystems (GIS) wurden morphogenetisch relevante Parameter, z.B. das Formeninventar, tertiäre Verwitterungsbildungen oder die Tektonik erfasst und thematisch überlagert. Eine morphologische Landschaftsdifferenzierung des Spessarts wurde anhand Geomorphologischer Raumeinheiten erarbeitet.
N2  - The continuously changing interplay of climatic and structural influences participated in the origin of the Spessart landscape. Since the Jurassic period the Mesozoic layers were deformed by undifferentiated alteration and denudation processes under tropoid conditions.An increasing landform differentiation and accentuation of structural elements is detectable for the lower Miocene period. Much earlier than in other upland regions climatic change, supported by tectonic activities, affected the shaping of landforms. Rhenish elements were already prominent in the Oligocene as demonstrated by analysis of the clay deposits of Klingenberg. The landform differentiation of the lower Miocene is indicated by deposits and volcanic rocks of the Schlüchtern basin. Deposits of the Hanau-Seligenstadt basin provide the information base for erosive processes in the western Spessart, which removed the sandstone layers and led to the development of an escarpment. By restrictive planation processes in the foreland the escarpment was modelled out stationary from the sandstone. Relicts of a deep reaching weathering mantle (Sandstone Saprolite) around inselbergs and on slopes demonstrate a morphological correlation with a tropoid climate. Morphological processes in the younger Tertiary and in the Pleistocene period are characterized by accentuation, following by periodical levelling-of in the relief in the Holocene. By using a geographical information system (GIS) important morphological parameters, e.g. landforms, relicts of weathering and tectonic were databased and analysed. A morphological classification of the geomorphologic landscape units in the Spessart has been created.
KW  - Spessart
KW  - Geomorphogenese
KW  - Geoinformationssystem
KW  - Spessart
KW  - Mittelgebirge
KW  - Tertiär
KW  - GIS
KW  - Geomorphologie
KW  - Spessart
KW  - upland region
KW  - Tertiary
KW  - GIS
KW  - Geomorphology
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-20961
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kempf, Jürgen
T1  - Klimageomorphologische Studien in Zentral-Namibia: Ein Beitrag zur Morpho-, Pedo- und Ökogenese
T1  - Geomorphological, Pedological and Geoecological Studies in Central Namiba: a contribution to landscape history
N2  - Es werden die Ergebnisse mehrjähriger geomorphologische, pedologischer und ökologischer Feldaufnahmen in Namibia vorgestellt. Der Schwerpunkt der Betrachtung lag auf einem West-Ost-Transekt im zentralen Drittel des Landes zwischen dem südlichen Wendekreis und der Etosha-Region. Das Transekt beschreibt einen klima-geomorphologischen Übergang vom namibischen Schelf, über das Litoral, die Namib-Rumpffläche, das Randstufenvorland mit dem Escarpment und das Hochland mit dem Windhoek-Okahandja-Becken bis zu den ausgedehnten Kontinentalbecken der Kalahari. Schelf, Randstufenvorland, Becken und Kalahari stellen dabei potentielle Akkumulationslandschaften, dar, Hochland und Namib-Fläche die zugehörigen Abtragungslandschaften. Der geomorphologische Formenschatz der Akkumulations- und Abtragungslandschaften wurde ebenso analytisch beschrieben, wie die landschaftsökologische Grundausstattung, v. a. Böden und Vegetation. Die jeweils ablaufenden Prozesse und Prozesskombinationen wurden mit klimatischen Daten in einem Ökosystemmodell verknüpft. Mit Hilfe dieses Modells wurden geomorphologische Reliktformen verschiedener Zeitalter im landschaftlichen Zusammenhang ökogenetisch interpretiert und ein historischer Ablauf der Milieugeschichte seit dem Endtertiär rekonstruiert. Unterstützend wurden Proxydaten, v. a. paläoökologische und geoarchäologische herangezogen.
N2  - The thesis presents results from long-term geomorphological, pedological and ecological research in Namibia. It focuses on a west-east transekt in the central part of the country between the Tropic of Capricorn and the Etosha Region. The transekt follows a climatic-geomorphological gradient from the Namibian shelf, the litoral region, the Namib peneplain, the escarpment with its forelands, the central highlands with the Windhoek-Okahandja basin up to the continental Kalahari basin. Shelf, pre-escarpment area and basins represent potential landscapes of sediment accumulation, peneplains and highland areas landscapes of correlative denudation and erosion. Climatic conditions, geomorphological features and processes, ecology, soils and vegetation of accumulative and denudative landscapes have been described and analysed. Recent and sub-recent geomorphological and geo-ecological processes have been combined with climatic data and a ecosystem model for Namibia was developed. The model was used to interpret geomorphological features and remnants of different ages in a historical chronology. A distinct history of geomorpholocical environments in Namibia was reconstructed. In addition palaeoecological and geo-archaeological proxy data were used to verify the interpretation.
KW  - Zentralnamibia
KW  - Klimamorphologie
KW  - Geomorphogenese
KW  - Bodenbildung
KW  - Namibia
KW  - Geomorphologie
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Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5325
ER  -