Der Einfluss von Hangprozessen auf die großskalige Entwicklung der Topographie

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Hergarten
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Physik des Erdkörpers ; Physische Geographie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432703650

Die numerische Modellierung der Entwicklung des Reliefs der Erde hat in den letzten Jahrzehnten stetig an Bedeutung gewonnen. Dies betrifft nicht nur das Kerngebiet der Geomorphologie, sondern auch den Zusammenhang zwischen Relief und Tektonik und die Wechselwirkung mit dem Klima. Die Mehrheit der Modellstudien zur Reliefentwicklung ist auf großskalige fluviale Prozesse fokussiert, wobei die zugrundeliegenden Differentialgleichungen nicht übermäßig kompliziert sind, und mittlerweile sehr effiziente numerische Implementierungen verfügbar sind. Im Vergleich dazu sind die Prozesse auf der Hangskala komplexer, und die Frage, welcher Ansatz unter welchen Bedingungen anwendbar ist, ist weitgehend offen.Vermutlich durch diese größeren Herausforderungen finden Hangprozesse derzeit tatsächlich weniger Beachtung in der Literatur als die großskalige fluviale Erosion, obwohl der Einfluss des Klimas auf die Reliefentwicklung auf der Hangskala möglichweise sogar stärker ist als der Einfluss auf die fluviale Erosion. Dies gilt insbesondere für die Wechselwirkung der beiden Skalen, welche nur in wenigen Studien eine zentrale Rolle einnimmt. Über lange Zeiträume bildet das Einschneiden von Flüssen den wesentlichen Antrieb für Hangprozesse. Im Gegenzug wirkt der zusätzliche Eintrag von Sedimenten in die Flüsse der Erosion entgegen, woraus eine starke Rückkopplung entsteht. Während Hangprozesse grundsätzlich das Relief reduzieren, erfordert die Rückkopplung langfristig ein größeres Gefälle im Fluss, um die Hebung auszugleichen, sodass schließlich insgesamt das großskalige Relief sogar höher werden kann.Hauptziel des Projekts ist die Quantifizierung der Wechselwirkung zwischen Hangprozessen und fluvialer Erosion, wobei die Auswirkungen auf der großen Skala den Schwerpunkt bilden. Hierzu werden verschiedene Modellansätze -- von der einfachen, linearen Diffusionsgleichung bis hin zu statistischen, ereignisbasierten Modellen -- implementiert und untersucht. Neben der Quantifizierung der Auswirkungen dieser Prozesse sind die zentralen Fragen, wie man aus durch Vergleich von modellierten Topographien mit realen Topographien herausfinden kann, welche Modelle unter welchen Bedingungen anwendbar sind, und wie man aus digitalen Höhenmodellen Schätzungen der jeweiligen Modellparameter ableiten kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen