Untersuchungen der biotischen Einflüsse auf Erosion und Sedimenttransport in der chilenischen Küstenkordillere anhand von aus 10Be abgeleiteten Erosionsraten und einem auf Scherspannungen basierten Flussmodell (BIOCREST).


Obwohl allgemein davon ausgegangen wird, dass Organismen direkt und indirekt Erosions- und Transportprozesse beeinflussen, ist ihr langfristiger Einfluss auf die Landschaftsentwicklung noch nicht ausreichend bekannt. Dieses Defizit beruht darauf, dass biotische Einflüsse komplex und schwer von klimatischen Einflüssen zu trennen sind.

In diesem Projekt untersuchen wir den Einfluss von Biota auf Erosion und Sedimenttransport anhand eines stochastischen Schwellenwert-Strömungsmodells des Flusseinschnittes. Wir testen die Hypothese, dass die Biota die Eigenschaften von Böden und die Vegetation den Flusseinschnitt in erster Linie dadurch beeinflussen, dass sie die Höhen- und Häufigkeitsverteilung von Hochwasserereignissen regulieren (Abbildung 1).

Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir uns auf vier Gebiete mit vorwiegend Granitgestein entlang eines großen Klima- und Vegetationsgradienten in der Küstenkordillere von Zentralchile (Abbildung 2) konzentrieren.

Unsere drei Hauptziele sind:

  1. Quantifizierung von Erosionsraten anhand von kosmogenen Nuklidkonzentrationen in fluviatilen Sedimenten;
  2. Quantifizierung des Einflusses von Biota auf das Abflussverhalten von Flüssen durch die Analyse eines großen Datensatzes mittlerer täglicher Abflusshöhen in Kombination mit einer ökohydrologischen Modellierung;
  3. Modellierung der aus den kosmogenen Nuklidkonzentrationen abgeleiteten Erosionsraten mit einem stochastischen Schwellenwert-Strömungsmodell, das mit Abflussdaten und Feldbeobachtungen kalibriert ist.

Unser Projekt verbindet somit geologische/geochemische mit ökohydrologischen/geoökologischen Methoden, um die unterschiedlichen Zeitskalen von der Strömungsreaktion über einzelne Regenereignisse bis hin zur Langzeitwirkung auf die Landschaftsentwicklung zu erfassen.

Publikationen:

van Dongen, R., Scherler, D., Wittmann, H., von Blanckenburg, F. (2019): Cosmogenic 10Be in river sediment: where grain size matters and why. Earth Surf. Dynam., vol. 7, p. 393-410, doi:10.5194/esurf-7-393-2019

Scherler, D., Schwanghart, W. (2020): Drainage divide networks - Part 1: Identification and ordering in digital elevation models. Earth Surf. Dynam., vol. 8, p. 245-259, doi:10.5194/esurf-8-245-2020

Scherler, D., Schwanghart, W. (2020): Drainage divide networks - Part 2: Response to Perturbations. Earth Surf. Dynam., vol. 8, p. 261-274, doi:10.5194/esurf-8-261-2020

Project partners: 

Eva Paton (Ecohydrology). Institute of Ecology, Technical University of Berlin, Germany
Luca Mao (Fluvial Geomorphology). Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile
Claudio Meier (Civil Engineering). University of Memphis, USA

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