Signals of Climate and Landscape Change preserved in Southern African GeoArchives

Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderkennzeichen: Grant agreement No 03G0838B
Projektträger: Projektträger Jülich (PtJ)
Förderzeitraum: 01. Juli 2013 – 30. Juni 2016
Projektpartner:  Technische Universität München (TUM) I Senckenberg am Meer Wilhelmshaven (SaM) I Universität Oldenburg I Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)

Sedimentarchive bieten relevante Informationen für die Rekonstruktion vergangener Umweltzustände, da sie aufgrund von Klimaveränderungen und rezenten anthropogenen Einflüssen durch wechselnde Prozessabläufe dauerhaft verändert wurden. Der Fernerkundungsansatz im SPACES GeoArchiv Projekt soll das Potenzial und die Grenzen der angewandten hyperspektralen Fernerkundungsdaten mit ihrer hohen spektralen Abdeckung und räumlichen Auflösung für die Identifizierung und Charakterisierung von Sedimentmerkmalen im Zusammenhang mit Paläoumweltarchiven und Prozessanalysen im südlichen Afrika aufzeigen. Insbesondere zielt das Projekt auf die Interpretation verschiedener Sedimentfazien ab, deren Art, Richtung oder Intensität von wechselzeitigen Prozessen in fluvialen, lakustrinen und äolischen Sedimentarchiven gespeichert sind. Hyperspektrale und multispektrale Fernerkundungsdaten auf lokaler und regionaler Skala werden verwendet, um Landschaftsmerkmale, ihre Entstehung und Dynamik in dieser semi-ariden bis ariden Region direkt und indirekt zu analysieren, basierend auf geochemischen und physikalischen Parametern. Im Weiteren zielt dieses Projekt darauf ab, das Potential aktueller und kommender Erdbeobachtungstechnologie für die Untersuchung der Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsänderungen auf das Landschaftsökosystem zu bewerten und mit unseren Ergebnissen besserer Strategien für ein nachhaltiges Management des Erdsystems zu unterstützen.

Die Abteilung Fernerkundung und Geoinformatik des GFZ leitet insbesondere das Teilprojekt 1 (SP1): Identifizierung und Kartierung von Paläoumweltarchiven und Prozessanalyse im südlichen Afrika auf der Grundlage von hyperspektraler und multispektraler Fernerkundungstechnologien. Unsere Arbeit konzentriert sich auf die Kombination fortschrittlicher Methoden der optischen Fernerkundung, wie die Integration neu verfügbarer multispektraler Satellitenbildzeitreihen mit seltenen hyperspektralen Aufnahmen zur Kartierung und dem Monitoring von Oberflächenveränderungen, wie zum Beispiel der raum-zeitlichen Salzkrustenentwicklung der Omongwa-Salzpfanne in der namibischen Kalahari-Region (Milewski et al., 2017, 2020). Die Ergebnisse zeigen, dass die Krustendynamik hauptsächlich durch Überflutungsereignisse in der Regenzeit bestimmt wird, aber auch durch Temperatur und äolische Aktivität in der Trockenzeit beeinflusst wird. Der verwendete Ansatz kombiniert die Vorteile von multitemporalen Satellitendaten für die zeitliche Ereignischarakterisierung mit den Vorteilen von hyperspektralen Methoden für die Analyse von Fernerkundungs- und in-situ Daten, die eine verbesserte mineralogische Differenzierung und Charakterisierung ermöglichen. Außerdem wurde eine neue Methode zur Quantifizierung des Gipsgehaltes in Oberflächensedimenten entwickelt (Milewski et al., 2019).

Publikationen

Milewski, R. (2020): Potential of Optical Remote Sensing for the Analysis of Salt Pan Environments. Dissertation Universität Potsdam.

Milewski, R., Chabrillat, S. and Bookhagen, B. (2020), Analyses of Seasonal Salt Pan Crust Dynamic and their Climatic Drivers using Landsat 8 Time-Series and Ground Data, Remote Sensing, 12: 474. DOI

Milewski, R., Chabrillat, S., Brell, M., Schleicher, A. and Guanter, L. (2019), Assessment of the 1.75 µm Absorption Feature for Gypsum Estimation Using Laboratory, Air- and Spaceborne Hyperspectral Sensors, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 77: 69-83 DOI

Behling, R., Milewski, R. and Chabrillat, S. (2018), Spatiotemporal shoreline dynamics of Namibian coastal lagoons derived by a dense remote sensing time series approach, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 68: 262–271. DOI 

Milewski, R., Chabrillat, S. and Behling, R. (2017), Analyses of Recent Sediment Surface Dynamic of a Namibian Kalahari Salt Pan Based on Multitemporal Landsat and Hyperspectral Hyperion Data, Remote Sensing, 9: 170.  DOI

Berger, D. (2016): Potenzial der modernen Fernerkundung rezente Landschaftsformen im namibianischen Inland am Beispiel der Toasis Salzpfanne mineralogisch und morphologisch zu interpretieren. Bachelorarbeit Freie Universität Berlin.

Wilkes, H., Bens, O., Chabrillat, S., Mangelsdorf, K., Völkel, J., Wagner, D. And Wehrmann, A. (2014): Landschaftsentwicklung und Klimawandel im Südlichen Afrika, System Erde 4, 2: 38-45. DOI

Kontakt

Sabine Chabrillat
Arbeitsgruppenleiterin
Dr. Sabine Chabrillat
Fernerkundung und Geoinformatik
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+49 331 288-1108
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Robert Milewski
Wissenschaftler
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