Windbeschleunigter Regen als neue Herausforderung in der Bodenerosionsforschung

• Antragsteller: Professor Dr. Johannes Bernhard Ries
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254114232

Windbeschleunigter Regen - die große Unbekannte der Erosionsforschung. Bodenerosion wird heute anerkannt als eine der ernsthaftesten Umweltrisiken, die Nahrungssicherheit und Umweltdienstleistungen bedrohen. Die Auswirkungen von Bodenerosion führen schon jetzt zu dringenden sozio-ökologischen Problemen, und die Situation wird sich mittelfristig, insbesondere in Zusammenhang mit dem Klimawandel, verschärfen. Während ein großer personeller und finanzieller Aufwand betrieben wird, um numerische Erosionsmodelle zu entwickeln, parametrisieren und zu betreiben, sind grundlegende Ablösungs- und Transportprozesse noch unbekannt. Eine dieser großen Unbekannten der Bodenerosionsforschung ist der Einfluss von Wind auf Regentropfen, Oberflächenabfluss und daraus resultierenden Abtrag von fruchtbarem Boden. Bis heute wurde der Faktor Wind weitgehend aus der experimentellen Forschung mit Regensimulatoren ausgeschlossen, teilweise aufgrund der schwierigen Entwicklung und Anwendung von geeignetem Forschungsgerät. Die wenigen Studien zu diesem Thema zeigen jedoch, dass Wind ein unverzichtbarer Faktor ist, um Bodenerosion auf globalem Maßstab abzuschätzen und Erosionsmodelle realistisch betreiben zu können. Auf unterschiedlichen Oberflächen wurde ein Mehrabtrag von +37,4 bis +1108% gemessen. Die Ziele der vorliegenden Studie fokussieren diese Auswirkungen von Wind auf Regenerosion. Mit dem an der Uni Trier entwickelten Wind-Regenkanal wird eine neue Versuchsreihe unter Labor- und Feldbedingungen konzipiert. Die Studie beinhaltet Messungen und visuelle Beobachtung mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera. Die analysierten Prozesse sind splash, splash-saltation (durch windbeschleunigten Regen hervorgerufener splash) und splash-drift (in die Luft geschleuderte und mit dem Windstrom transportierte Partikel), sowie die Beschleunigung von Oberflächenabfluss und die Auswirkungen von windbeschleunigten Regentropfen, die in Oberflächenabfluss einschlagen. Die Laborexperimente auf unterschiedlichen Standardsubstraten mit variierenden Windgeschwindigkeiten werden ergänzt durch Feldexperimente auf natürlichen Bodenoberflächen. Die so gewonnenen Daten werden statistisch analysiert und aus den Ergebnissen Schlüsselfaktoren extrahiert. Die Filmaufnahmen werden photogrammetrisch bearbeitet. Aus Experimenten und Datenbearbeitungsverfahren entsteht so ein umfassender Datenpool. Die Studie wird vollendet durch die Erstellung eines umfangreichen konzeptionellen Modells des Komplexes Windbeschleunigter Regen. Durch dieses Vorgehen sollen innerhalb dieses Projektes zwei übergeordnete Zielsetzungen erfüllt werden: - Eine zielführende Grundlagenforschung zu windbeschleunigtem Regen.- Die Bereitstellung von dringend benötigten Daten. Die Kombination sich ergänzender Ansätze ermöglicht die Klärung des Einflusses von Wind auf die Prozesse der Regenerosion.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen