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Mapping buried paleogeographical features of the Nile Delta (Egypt) using the Landsat archive

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-230349
  • The contribution highlights the use of Landsat spectral-temporal metrics (STMs) for the detection of surface anomalies that are potentially related to buried near-surface paleogeomorphological deposits in the Nile Delta (Egypt), in particular for a buried river branch close to Buto. The processing was completed in the Google Earth Engine (GEE) for the entire Nile Delta and for selected seasons of the year (summer/winter) using Landsat data from 1985 to 2019. We derived the STMs of the tasseled cap transformation (TC), the Normalized DifferenceThe contribution highlights the use of Landsat spectral-temporal metrics (STMs) for the detection of surface anomalies that are potentially related to buried near-surface paleogeomorphological deposits in the Nile Delta (Egypt), in particular for a buried river branch close to Buto. The processing was completed in the Google Earth Engine (GEE) for the entire Nile Delta and for selected seasons of the year (summer/winter) using Landsat data from 1985 to 2019. We derived the STMs of the tasseled cap transformation (TC), the Normalized Difference Wetness Index (NDWI), and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). These features were compared to historical topographic maps of the Survey of Egypt, CORONA imagery, the digital elevation model of the TanDEM-X mission, and modern high-resolution satellite imagery. The results suggest that the extent of channels is best revealed when differencing the median NDWI between summer (July/August) and winter (January/February) seasons (ΔNDWI). The observed difference is likely due to lower soil/plant moisture during summer, which is potentially caused by coarser-grained deposits and the morphology of the former levee. Similar anomalies were found in the immediate surroundings of several Pleistocene sand hills (“geziras”) and settlement mounds (“tells”) of the eastern delta, which allowed some mapping of the potential near-surface continuation. Such anomalies were not observed for the surroundings of tells of the western Nile Delta. Additional linear and meandering ΔNDWI anomalies were found in the eastern Nile Delta in the immediate surroundings of the ancient site of Bubastis (Tell Basta), as well as several kilometers north of Zagazig. These anomalies might indicate former courses of Nile river branches. However, the ΔNDWI does not provide an unambiguous delineation.show moreshow less
  • Die Rekonstruktion der Paläotopographie und -hydrographie des Nildeltas spielt für landschaftsarchäologische Fragestellungen eine zentrale Rolle, da die antike Siedlungsaktivität stark von der Dynamik des antiken Flussnetzes beeinflusst war. Für viele Bereiche des Deltas ist die Lage antiker Flussarme jedoch unbekannt, da diese im Laufe der Zeit verlandet und heute nicht mehr eindeutig im Landschaftsbild erkennbar sind. In diesem Kontext erlauben moderne Fernerkundungsdaten eine flächendeckende Untersuchung und ermöglichen Anomalien derDie Rekonstruktion der Paläotopographie und -hydrographie des Nildeltas spielt für landschaftsarchäologische Fragestellungen eine zentrale Rolle, da die antike Siedlungsaktivität stark von der Dynamik des antiken Flussnetzes beeinflusst war. Für viele Bereiche des Deltas ist die Lage antiker Flussarme jedoch unbekannt, da diese im Laufe der Zeit verlandet und heute nicht mehr eindeutig im Landschaftsbild erkennbar sind. In diesem Kontext erlauben moderne Fernerkundungsdaten eine flächendeckende Untersuchung und ermöglichen Anomalien der Landbedeckung und Diskontinuitäten der Oberflächenmorphologie zu identifizieren, wodurch wertvolle Hinweise zur paläogeomorphologischen Situation gewonnen werden können. Zur Detektion solcher Anomalien wird in diesem Beitrag das Landsat Archiv genutzt, wobei verschiedene spektrale und zeitlich-räumliche Metriken für das gesamte Nildelta (Ägypten) für den Zeitraum 1985 bis 2019 in der Google Earth Engine berechnet wurden. Die Merkmale der Merkmale der Tasseled Cap Transformation (TC), des Normalized Difference Wetness Index (NDWI) und des Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) wurden analysiert und mit historischen topographischen Karten des Survey of Egypt, CORONA-Bildern, dem digitalen Höhenmodell der TanDEM-X-Mission und modernen Satellitenbildern verglichen. Die Ergebnisse der Zeitserienanalyse zeigen die Lage eines verlandeten Flussarms in der Nähe von Buto, der durch den Vergleich der Medianwerte des NDWI zwischen Sommer- (Juli/August) und Wintersaison (Januar/Februar) (ΔNDWI) deutlich zu erkennen ist. Der beobachtete Unterschied ist wahrscheinlich auf eine geringere Boden- und/oder Pflanzenfeuchtigkeit während des Sommers zurückzuführen, welche möglicherweise durch grobkörnige Ablagerungen im Untergrund bedingt wird. Ähnliche Anomalien wurden in der unmittelbaren Umgebung mehrerer pleistozäner Sandhügel (Geziras) und Siedlungshügel (Tells) des östlichen Nildeltas gefunden, was die Kartierungen der potentiellen oberflächennahen Fortsetzung ermöglichte. Weitere lineare und mäandrierende ΔNDWI Anomalien wurden im östlichen Nildelta in der unmittelbaren Umgebung der antiken Stätte von Bubastis (Tell Basta) sowie einige Kilometer nördlich der Stadt Zagazig gefunden. Diese Anomalien weisen vermutlich auf frühere Verläufe von Flussarmen des Nils in diesem Bereich des Deltas hin.show moreshow less

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Metadaten
Author: Tobias Ullmann, Leon Nill, Robert Schiestl, Julian Trappe, Eva Lange-Athinodorou, Roland Baumhauer, Julia Meister
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-230349
Document Type:Journal article
Faculties:Philosophische Fakultät (Histor., philolog., Kultur- und geograph. Wissensch.) / Institut für Geographie und Geologie
Language:English
Parent Title (English):E&G Quartnerny Science Journal
Year of Completion:2020
Volume:69
Issue:2
Pagenumber:225–245
Source:E&G Quartnerny Science Journal 2020, 69(2), 225–245. https://doi.org/10.5194/egqsj-69-225-2020
DOI:https://doi.org/10.5194/egqsj-69-225-2020
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 556 Geowissenschaften Afrikas
Tag:Nile Delta; paleogeography
Release Date:2021/04/20
Collections:Open-Access-Publikationsfonds / Förderzeitraum 2020
Licence (German):License LogoCC BY: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung 4.0 International