22.04.2015: In Gebirgsregionen schneiden die Flüsse häufig tiefe Schluchten in den Fels und treiben damit die topographische Entwicklung der Landschaft an. Angetrieben durch die Kraft des Wassers, springen, rollen oder rutschen Steine über den Fels und schlagen und reiben Material aus dem Bett. Mechanistische Modelle der Felserosion durch Flüsse basieren auf der Annahme, dass die Abtragungsrate von der Energie abhängig ist, die durch Einschläge sich bewegender Steine an das Felsbett übertragen wird. Diese Modelle berücksichtigen momentan aber nicht den Einfluss der Gröβe dieser Steine, sondern arbeiten mit einer einzigen, repräsentativen Korngröβe.
Um den Einfluss der Korngröβe auf die Abtragsraten im Gebirgsflüssen zu untersuchen, haben der GFZ-Wissenschaftler Jens Turowski und seine Kollegen Alexander Beer und Carlos Wyss von der ETH Zürich/WSL Methoden kombiniert, mit denen man sowohl die Korngröβe als auch den Energieübertrag auf das Bett bestimmen kann. Die Ergebnisse waren erstaunlich: Die gröβte Kornklasse mit einem Mediandurchmesser von 86 mm machte nur 8,8% der Gesamtmasse des transportierten Gesteins aus, während sie für 41,5% der übertragenen Energie verantwortlich war. Diese überproportionale Energielieferung groβer Steine wird von existierenden Modellen bisher nicht erfasst. Ein Grund dafür könnte sein, dass die Modelle bisher nur springende Steine berücksichtigen, während rollende und rutschende Bewegung vernachlässigt wird. Diese beiden Bewegungsformen können bevorzugt für groβe Steine beobachtet werden.
Die neuen Resultate erschweren die Modellierung des Abtrags von Gestein durch Flüsse, und damit letztendlich der Evolution ganzer Landschaften. Die Verteilung der Korngrössen im Bett eines Gebirgsflusses wird vor allem durch das Material bestimmt, dass von Hängen eingetragen wird. Es ist daher notwendig die Verbindung zwischen Hängen und Gerinnen besser zu verstehen. Da die gröβten Steine aber nur in seltenen, groβen Hochwasserereignissen transportiert werden, könnten Simulationen sich auf wenige Groβereignisse beschränken.
Turowski, J.M., C.R. Wyss, A.R. Beer, 2015, Grain size effects on energy delivery to the stream bed and links to bedrock erosion, Geophysical Research Letters, 42, 1775-1780, doi: 10.1002/2015GL063159
