Das viel diskutierte Aralsee-Einzugsgebiet, welches hauptsächlich durch die Hochgebirge Zentralasiens gespeist wird, ist durch Wasserknappheit geprägt. Infolge der Klimaerwärmung kann von einem Rückgang der dortigen Gletscher ausgegangen werden. Für das Verständnis und zur Modellierung dieses hydrologischen Systems sind daher verlässliche Daten über die rezente und aktuelle Vergletscherung essenziell. Aufgrund von fehlenden Daten zur Massenbilanz wurde eine satellitenbasierte Untersuchung der flächenhaften und volumetrischen Gletscheränderung für das Einzugsgebiet des Gunts (Tadschikistan) durchgeführt. Zur Erfassung der Flächenänderung wurden multitemporale Satellitenbilder der letzten Jahrzehnte (Corona KH-4B, Landsat MSS/TM, Terra ASTER und RapidEye) klassifiziert. Um Aussagen über die Volumenänderung zu treffen, wurde die Höhendifferenz aus einem Geländemodell basierend auf Corona-Stereodaten und SRTM-Daten gebildet. Um flächendeckende Informationen über das Gletschervolumen zu erhalten, wurde die Verteilung der Gletscherdicke modelliert. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Rückgang der Gletscherfläche von 189,6 km2 (b=23,7 %) zwischen 1977 und 2011. Die spezifische Massenbilanz von −0,399ma-1 Wasseräquivalent im Zeitraum 1977–1998 ging auf −0,662ma-1 (1998–2011) zurück. Der jährliche Massenverlust von 0,36 Gigatonnen trägt zu rund 12,2% des mittleren jährlichen Abflusses des Gunts bei.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
1.1 Pamir, Gorno Badakhshan und der Gunt
1.1.1 Geographische, klimatologische und hydrologische Situation
1.1.2 Politische, wirtschaftliche, ökologische und gesellschaftliche Entwicklung
1.1.3 Wassernutzungskonflikt in Zentralasien
1.2 Das Projekt PAMIRWater
1.3 Ziel der Arbeit
1.3.1 Forschungsfragen
1.3.2 Forschungsstand
2 Daten und Grundlagen
2.1 Übersicht der verwendeten Daten
2.2 Topographische Karten
2.3 Gletscherinventar
2.3.1 Katalog Lednikov
2.3.2 WGI
2.3.3 GLIMS
2.3.4 RGI
2.4 Optische Daten
2.4.1 Spionage-Satelliten
2.4.2 Landsat
2.4.3 ASTER
2.4.4 RapidEye
2.4.5 SPOT
2.4.6 Zusammenfassung - optische Satellitendaten
2.5 Radar-Daten
2.5.1 SRTM
2.5.2 Weitere geeignete Radar-Satellitendaten
2.6 Laserscan-Daten (ICESat)
2.7 Global Navigation Satellite System
2.7.1 Grundlegendes zur Satellitennavigation
2.7.2 Positionsbestimmung
2.7.3 Fehlereinflüsse
2.7.4 Möglichkeiten zur Verminderung der Messfehler
2.7.5 GPS-Messung im Gelände
2.8 Meteorologische und hydrologische Daten
3 Methoden der Fernerkundung zur Untersuchung von Gletscheränderungen
3.1 Grundlegendes zur Gletscherfernerkundung
3.2 Evaluierung verschiedener Datengrundlagen
3.2.1 Genauigkeit der Generalstabskarte in Hinblick auf Gletschergrenzen und Isohypsen
3.2.2 Genauigkeit der bestehenden Gletscherinventare
3.2.3 Vergleich der vertikalen Genauigkeit verschiedener Geländemodelle
3.2.4 Postprocessing der GPS-Punkte
3.2.5 Analyse über die Verwendbarkeit von Google Earth zur Erfassung von Passpunkten
3.3 Erfassung der planimetrischen Gletscheränderung
3.3.1 Auswahl der Daten
3.3.2 Preprocessing
3.3.3 Klassifizierungsmethoden zur Erfassung der Gletscherfläche
3.3.4 Postprocessing der Klassifizierung
3.3.5 Abschätzung der Unsicherheiten der Ergebnisse
3.4 Erfassung der volumetrischen Gletscheränderung
3.4.1 Auswahl der Daten
3.4.2 Preprocessing
3.4.3 Erstellung von Geländemodellen (mittels Stereophotogrammetrie)
3.4.4 Differenz zweier Geländemodelle
3.4.5 Eisdicken-Modellierung
3.5 Auswertung der hydrometrischen und meteorologischen Daten
3.5.1 Abfluss
3.5.2 Niederschlag und Temperatur
3.5.3 Seefläche und -spiegel
4 Ergebnisse
4.1 Evaluierung verschiedener Datengrundlagen
4.1.1 Genauigkeit der Generalstabskarte in Hinblick auf Gletschergrenzen und Isohypsen
4.1.2 Genauigkeit der bestehenden Gletscherinventare
4.1.3 Vergleich der vertikalen Genauigkeit verschiedener Geländemodelle
4.1.4 Postprocessing der GPS-Punkte
4.1.5 Geometrische Referenz - Vergleich von Google Earth und RapidEye
4.2 Planimetrische Gletscheränderung
4.2.1 Flächenänderung im EZG Gunt
4.2.2 Flächenänderung im TEZG Pathkurdara
4.2.3 Betrachtung relevanter Gletscherparameter
4.3 Volumetrische Gletscheränderung
4.3.1 Methodische Ergebnisse
4.3.2 Änderung des Gletschervolumens
4.3.3 Volumenänderung basierend auf GlabTop
4.4 Zusammenhang zwischen Umweltparametern und Gletscherrückgang
4.4.1 Niederschlag und Temperatur
4.4.2 Abfluss
4.4.3 Seefläche
5 Diskussion
5.1 Geeignete Daten und Methoden zur Erfassung der Gletscheränderung
5.1.1 Evaluierung der Datengrundlage
5.1.2 Daten und Methoden zur Erfassung der Gletscherfläche
5.1.3 Daten und Methoden zur Erfassung des Gletschervolumens
5.2 Veränderung von Gletscherfläche und -volumen
5.2.1 Veränderung der Gletscherfläche
5.2.2 Veränderung des Gletschervolumens
5.3 Korrelation mit hydrometrischen und meteorologischen Daten
6 Schlussfolgerung
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die rezente Gletscheränderung im Einzugsgebiet des Flusses Gunt (Tadschikistan) über die letzten 50 Jahre, um eine verlässliche Datenbasis für die hydrologische Modellierung im Rahmen des Projektes PAMIRWater zu schaffen und die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserressourcen der Region zu analysieren.
- Fernerkundungsbasierte Erfassung von Gletscherflächen und -volumen mittels multitemporaler Satellitendaten (u.a. Corona, Landsat, ASTER, RapidEye).
- Methodische Evaluierung und Vergleich verschiedener Datengrundlagen und Geländemodelle (SRTM, ASTER GDEM).
- Modellierung der Eisdickenverteilung (GlabTop) und Analyse der Massenbilanz.
- Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Gletscherrückgang und hydrometrischen sowie meteorologischen Parametern.
- Kritische Diskussion der methodischen Ansätze zur Bestimmung von Gletscheränderungen in entlegenen Hochgebirgsregionen.
Auszug aus dem Buch
1.1.2 Politische, wirtschaftliche, ökologische und gesellschaftliche Entwicklung
Tadschikistan ist, nach der Einteilung der UN2, eines der fünf zentralasiatischen Staaten. Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion im Jahr 1991 erlangten diese ihre Unabhängigkeit zurück. Doch schon ein Jahr später begann in Tadschikistan ein fünfjähriger Bürgerkrieg zwischen regionalen Kräften, bei dem 50 000 bis 100 000 Menschen starben (Bertelsmann Stiftung, 2012). Im Jahr 1994 hat Emomalii Rahmon das Amt des Präsidenten eingenommen, welches er bis heute begleitet. Durch die NATO-Intervention in Afghanistan fand Tadschikistan größere Aufmerksamkeit internationaler Politik und Hilfsorganisationen, was zu einer Verbesserung der Wirtschafts- und Sicherheitslage führte. Dennoch kam es in der jüngeren Vergangenheit mehrfach zu militärischen Ausschreitungen, zuletzt im Sommer 2012 in Khorog.
Tadschikistan ist mit einem Human Development Index (HDI) von 0,622 auf Platz 125 von 187 Ländern und damit auch das ärmste Land der ehemaligen Sowjetunion (UNDP, 2013). Nach Schätzungen der CIA (2013) betrug das Bruttoinlandsprodukt (BIP) pro Kopf im Jahr 2012 ca. 2200 $, jedoch steuern die Rücküberweisungen der Gastarbeiter mindestens 50 % zum BIP bei (ILO, 2010).
Aufgrund diverser naturräumlicher Faktoren sind sowohl die Produktion im primären Sektor als auch der Handel deutlich erschwert. Die Transport- und Logistikkosten zählen zu den höchsten der Welt (Bertelsmann Stiftung, 2012). Die nutzbare Ackerfläche beträgt weniger als 6 % der Gesamtfläche, wovon wiederum 86 % bewässert werden müssen (CIA, 2013). Für GBAO beträgt die Ackerfläche lediglich 0,4 % (Hergarten, 2004). Damit kann weniger als die Hälfte des Nahrungsmittelbedarfs gedeckt werden, weshalb Tadschikistan von dem Ernährungsprogramm der UN abhängig ist. Dennoch sind ca. 70 % der Bevölkerung in der Landwirtschaft tätig. Dominantes Anbau- und Exportprodukt ist die Baumwolle (15 % der Exporterlöse).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung: Diese Einleitung erläutert die Relevanz der Gebirgsregionen als Wasserversorger, den globalen Wandel und die spezifische Problematik der Wasserressourcen in Tadschikistan innerhalb des PAMIRWater-Projektes.
2 Daten und Grundlagen: Dieses Kapitel gibt einen umfassenden Überblick über die genutzten Datengrundlagen, von historischen Karten über diverse Satellitenmissionen (Landsat, Corona, ASTER, RapidEye) bis hin zu Radar- und Laserscan-Daten.
3 Methoden der Fernerkundung zur Untersuchung von Gletscheränderungen: Hier werden die methodischen Ansätze zur Evaluation der Datenqualität sowie zur planimetrischen und volumetrischen Gletscheranalyse detailliert vorgestellt.
4 Ergebnisse: Dieser Abschnitt präsentiert die Resultate zur Genauigkeit der Datengrundlagen sowie die quantitativen Daten zur Gletscherflächen- und Volumenänderung inklusive deren Korrelation mit meteorologischen Trends.
5 Diskussion: Dieses Kapitel reflektiert die Eignung der gewählten Methoden und Daten für die Gletscherforschung und diskutiert die beobachteten Rückgangstendenzen im Kontext regionaler und globaler Vergleiche.
6 Schlussfolgerung: Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der zentralen Ergebnisse zum Gletscherrückgang und benennt zukünftige Anforderungen an ein fernerkundungsbasiertes Monitoring.
Schlüsselwörter
Gletscheränderung, Fernerkundung, Gunt, Tadschikistan, Pamir, Satellitendaten, Landsat, Massenbilanz, Wassernutzungskonflikt, hydrologische Modellierung, Klimawandel, Gletscherrückgang, SRTM, ASTER, RapidEye
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit der satellitengestützten Untersuchung des Gletscherrückgangs im Einzugsgebiet des Flusses Gunt in Tadschikistan über die letzten 50 Jahre, um Informationen für hydrologische Modellierungen zu gewinnen.
Welches sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die zentralen Felder umfassen Gletscherfernerkundung, Glaziologie, Hydrologie der Hochgebirge, Analyse von Klimadaten und die Untersuchung sozioökonomischer Konflikte um Wasserressourcen in Zentralasien.
Was ist das primäre Ziel oder die zentrale Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist die quantitative Erfassung der Änderung von Gletscherfläche und -volumen sowie die Korrelation dieser Veränderungen mit hydrometrischen und meteorologischen Parametern, um Unsicherheiten in der Wasserressourcenabschätzung zu verringern.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden Methoden der digitalen Bildverarbeitung, Klassifizierung multispektraler Satellitendaten (unter anderem mittels Ratio-Bildung und Entscheidungsbäumen), Photogrammetrie zur DGM-Erstellung sowie volumetrische Modellierung (GlabTop) angewandt.
Welche Inhalte werden im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Vorstellung der verwendeten Daten (Kapitel 2), die methodische Beschreibung der Fernerkundungsprozesse (Kapitel 3), die Ergebnisdarstellung (Kapitel 4) und eine kritische Diskussion der Erkenntnisse (Kapitel 5).
Durch welche Schlüsselwörter wird die Arbeit charakterisiert?
Die wichtigsten Schlagworte sind Gletscheränderung, Fernerkundung, Gunt, Tadschikistan, Pamir, Massenbilanz, Wassernutzungskonflikt und hydrologische Modellierung.
Warum ist das "Corona"-Satellitenbildmaterial für diese Studie trotz der komplexen Prozessierung so wertvoll?
Corona-Daten liefern aufgrund ihrer Aufnahme in den späten 1960er Jahren eine seltene und zeitlich weit zurückreichende Grundlage. Die hohe Auflösung ermöglicht zudem das Erkennen des Bergschrundes, was eine präzise Abgrenzung der Gletscher im Akkumulationsbereich erlaubt.
Welchen Stellenwert nimmt das "RapidEye"-System in der Untersuchung ein?
RapidEye wird aufgrund seiner hohen räumlichen Auflösung, der täglichen Überfliegungsmöglichkeiten und der umfassenden Metadaten als exzellenter Referenzdatensatz für den Ist-Zustand und zur Validierung verwendet.
- Quote paper
- Martin Lindner (Author), 2013, Rezente Gletscheränderung im Einzugsgebiet des Gunts, Tadschikistan, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/283627
