Browsing by Author "Seyfried, Hartmut (Prof. Dr. rer. nat.)"

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    Geologische Interpretation des hochauflösenden digitalen Geländemodells von Baden-Württemberg
    (2016) Beckenbach, Elena; Seyfried, Hartmut (Prof. Dr. rer. nat.)
    Mit den Geobasisdaten verfügt das Land Baden-Württemberg über einen hochgenauen, flächendeckenden Datensatz auf der Grundlage von LiDAR-Daten (1 m in der Horizontalen, 0,15 m in der Vertikalen, 1 TB im ASCII-Format). Aus diesem Datensatz lässt sich ein großflächiges digitales Geländemodell (DGM) erstellen, das neue Perspektiven für systematische geomorphologische Analysen eröffnet. Mit derzeit verfügbarer Software lässt sich ein so großer Datensatz allerdings nicht darstellen. Deshalb entwickelte Dr. Thomas Müller vom Institut für Visualisierung der Universität Stuttgart das Programm TerrainView, mit dem sich der gesamte Datensatz visualisieren und analysieren lässt. Die Geobasisdaten können so in neun Auflösungsstufen (LOD) verzögerungsfrei als Ortho- und Perspektivansicht visualisiert und die darin erkannten Landformen kartiert und vermessen werden. Ein entscheidender Vorteil gegenüber der bisher verfügbaren Software liegt darin, dass durch das verzögerungsfreie Navigieren beziehungsweise Ein- und Auszoomen großflächigen Zusammenhänge unmittelbar hergestellt und überprüft werden können. Das größte Potential eines großräumigen hochauflösenden DGMs liegt in der Visualisierung, Kartierung und Interpretation junger Landformen. In Baden-Württemberg sind dies die jungen glazial und periglazial überprägten Landschaftselemente in Oberschwaben. Ebenso kann in großen Flächen mit sehr geringen Reliefunterschieden wie beispielsweise dem Oberrheingraben die fluviale Architektur der spätpleistozänen und holozänen Ablagerungen bis ins Detail rekonstruiert werden. Außerdem sind im DGM auch tektonisch verursachte Lineationen zu erkennen, die sich in der Morphologie hauptsächlich über das Talmuster abbilden. Ein Beispiel hierfür ist die tektonische „Fränkische Furche“ in Nordost-Württemberg, die sich abschnittsweise in der Morphologie als Lineation durchpaust. In Oberschwaben können die Geländeformen aus dem Verbreitungsgebiet des würmeiszeitlichen Rheingletschers mit großer Zuverlässigkeit kartiert und interpretiert werden. Es gelang, die aus der Literatur bekannten morphologischen Kategorien und Einheiten im DGM zu verifizieren. Dazu zählen Zungenbecken verschiedenster Dimension, Aufschotterungsebenen, Endmoränen und lokale Moränenrücken der Rückschmelzstadien in unterschiedlichem Erhaltungszustand, Drumlins und Terrassenschachteln spät- bis postglazialer Flusssysteme. Mikromoränen, Esker, subglaziale und eisrandparallele Täler kommen als neue Landformen in Oberschwaben hinzu. Diese Kategorien sind erst im DGM als solche zu erkennen und im Gelände zu verifizieren. Mit dem Kegelwerkzeug in TerrainView lässt sich der würmeiszeitliche Rheingletscher innerhalb des Modellgebiets simulieren. Durch geeignete Wahl der Parameter Apexposition, Apexhöhe und Gradient wird ein Kegelmantel an die Kammlinie der Endmoränen angepasst, so dass die Ausbreitung des Rheingletschers während der letzten Vereisung nachgestellt und das Eisvolumen berechnet werden kann. Weil die rezente Landoberfläche nur bedingt die subglaziale Oberfläche widerspiegelt, sind Korrekturen am Eisvolumen vorzunehmen. Das korrigierte Eisvolumen zum Zeitpunkt der letzten Maximalvereisung, definiert durch die Äußere Würmendmoräne, beträgt 610 ± 10 km^3. Das Eisvolumen für das Stadium der Inneren Würmendmoräne beträgt 290 ± 10 km^3. Über publizierte Altersdaten der Endmoränen lässt sich aus dem Eisvolumen die Abschmelzrate berechnen. Im Modellgebiet ermittelte Abschmelzraten reichen von 4,1 · 10^−5 bis 9,8 · 10−5 km^3 km^−2 a^−1. Diese Werte liegen in derselben Größenordnung wie heute am Rand des Grönland-Eisschildes, sind aber erheblich niedriger als bei aktuellen Alpengletschern. In der Oberrheinebene zeigt sich bei sehr starker Überhöhung der z-Koordinate ein vielgestaltiges Inventar von Sedimentations- und Erosionsformen, mit denen sich die spät- und nacheiszeitliche flussgeschichtliche Entwicklung präzise rekonstruieren lässt. Die heutige Talaue hat sich nacheiszeitlich in die Niederterrasse eingeschnitten und wird von ihr durch eine erosive Geländekante abgegrenzt (Hochgestadekante). Insbesondere in der Nordhälfte wird die Talaue von einem Gürtel komplex verzahnter Ablagerungen eines mäandrierenden Flusssystems hoher Sinuosität aufgebaut. Die Niederterrasse ist älter als die Talaue und bildete ursprünglich einen durchgehenden fluvialen Sedimentations- und Erosionsraum, der sich von Breisgau und Elsass bis zum Neckarschwemmfächer bei Heidelberg und sehr wahrscheinlich darüber hinaus bis in den Raum des Bergstraßenneckars erstreckte. Deshalb wird dieses System als „Ostrandfluss-System“ bezeichnet. Im Detail ist zu belegen, dass die Sedimentations- und Erosionsformen aus einem zusammenhängenden, amalgamierten, verflochtenen Flusssystem hervorgingen. Abgesehen von Neckarschwemmfächer und Bergstraßenneckar lassen sich innerhalb dieses Ostrandfluss-Systems 17 Morphofazieseinheiten unterscheiden. Sie unterschneiden sich gegenseitig und geben damit eindeutige, relative Altersbeziehungen. Daraus ist abzuleiten, dass diese Einheiten tendenziell von Norden nach Süden inaktiv wurden. Intern wandelten sie sich häufig von einem verflochtenen zu einem mäandrierenden System oder verlandeten direkt. Dünen hatten einen wesentlichen Einfluss auf Form und Verlauf der Fließrinnen. Die Ergebnisse zur Mikromorphologie der Oberrheinebene und zu den Vereisungsspuren in Oberschwaben zeigen, dass hochauflösende großflächige DGM ein sehr nützliches Hilfsmittel für die Gliederung und Interpretation junger Landformen sind. Die Grenzen der Methode liegen nun nicht mehr im Bereich der Auflösung, sondern sind dann gegeben, wenn es mangels Erosionskanten keine Möglichkeit gibt, einzelne Einheiten altersmäßig voneinander abzugrenzen, obwohl diese sich im Sedimentationsstil mehr oder weniger deutlich unterscheiden. Der hohe Grad an Übereinstimmung zwischen den Erkenntnissen aus dem DGM und dem Befund aus der Literatur zeigt jedoch, dass die Analyse mit TerrainView überaus effizient ist und sich für eine erste Untersuchung geologisch weniger bekannter oder schwer zugänglicher Gebiete hervorragend eignet.