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Helga Förster

• Sedimentbilanzen haben sich als Methode zur Quantifizierung von Sedimentflüssen in Raum und Zeit in den Geowissenschaften etabliert. Sie eröffnen die Möglichkeit, differenzierte Aus¬sagen über die Erosions- und Sedimentationsdynamik von Einzugsgebieten zu treffen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die holozäne Erosions- und Sedimentationsentwicklung im mesoskaligen Mittelgebirgseinzugsgebiet des Speyerbachs im Pfälzerwald zu erfassen, und räumlich und zeitlich möglichst differenziert darzulegen. Um Langzeit-Sedimentbilanzen für den Speyerbach zu berechnen wurden verfügbare Daten zum Boden, eine eigene Kartierung der Erosion und Sedimentation sowie eine intensive (OSL und 14C-) Datierung zweier Stand¬orte durchgeführt. Die Sedimente wurden durch eine direkte Kartierung erfasst. Die Erosions¬tiefe errechnet sich aus der Subtraktion der aktuellen Mächtigkeit der Hauptlagen und der Parabraunerden vom initialen Zustand (= Berechnungsgrundlage). Die Sedimentbilanz I basiert auf öffentlich zugänglichen bodenkundlichen Punkt- und Flächendaten und hat eine Erosion von ~27 Mio. m³ mit einem Einzugsgebiets-Sedimentaus¬tragsverhältnis (CSDR) von 31,5 % ergeben. Die Sensitivitätsanalyse belegt eine hohe Abhängigkeit des Ergebnisses von der Wahl der Berechnungsgrundlage. Aufgrund fehlender Daten sind eine höhere räumliche Auflösung sowie Aussagen zur zeitlichen Entwicklung nicht möglich. Die Berechnung der Sedimentbilanz II erfolgte auf der Grundlage eigens erhobener Punkt- und Flächendaten, womit die Anwendung eines nested approach möglich wurde: Neben der Gesamtbilanz für den Speyerbach (sechste Strahler-Ordnung) wurden Bilanzen für Teilein¬zugsgebiete erster und vierter Strahler-Ordnung erstellt, anhand derer die Skalenabhängigkeit der Sedimentdynamik diskutiert werden konnte. Es wurden ~109 Mio. m³ und ein CSDR von 5 % errechnet und ebenfalls eine hohe Sensitivität gegenüber der Änderung der Erosionstiefen festgestellt. Die erfolgreiche Datierung von periglazialen Deckschichten zweier Bodenprofile unterstützt die Ergebnisse der Landnutzungsrekonstruktion aus Literaturdaten und historischen Karten und zeigt, dass in den Tälchen erster Ordnung Erosion verstärkt in der Neuzeit stattfand. Nur in den lösslehmbeeinflussten Gebieten hat sich die Besiedlung im Frühmittelalter in der Ablagerung von Bodensedimenten abgebildet. Es wurden frühholozäne Umlagerungsprozesse am Hang identifiziert. Aufgrund der guten Datierungseigenschaften der sandigen periglazia¬len Lagen wäre das Untersuchungsgebiet geeignet, der Frage nach der Parallelisierung der frühholozänen Umlagerungen von Hangsedimenten mit Klimaschwankungen nachzugehen. Die vorliegende Arbeit liefert mit den erstellten Sedimentbilanzen und der Darlegung der Landnutzungsverhältnisse ein regionales Beispiel für Mittelgebirgsräume im Rhein-Einzugs¬gebiet. Die mikro- bis mesoskaligen Ergebnisse folgen der generellen Tendenz anderer welt¬weiter Studien, wonach die Sedimentaustragsverhältnisse mit steigender Einzugsgebietsgröße abnehmen. Die Werte der Sedimentbilanz II liegen jedoch deutlich unter denen der Lössge¬biete und belegen, dass sich die Zwischenspeicherung in der Mittelgebirgsregion höher ist. Die räumliche Differenzierung zeigt regionale Unterschiede, die auf der Zugänglichkeit, der administrativen Zugehörigkeit und die naturräumliche Ausstattung zurückzuführen sind. Arbeiten in anderen Sandsteinregionen Deutschlands sind derzeit im Gange und werden in Zukunft eine Einschätzung der vorliegenden Untersuchung zulassen.
• Today sediment budgets are the state of the art method within geosciences to quantify sediment flux. This method allows differentiating the catchment erosion and sedimentation dynamics in time and space. The goal of this project was to create Holocene sediment budgets for the meso-scale mountain catchment of the Speyerbach (Palatinate Forest) in south-western Germany, with special emphasis on high resolution in time and space. The analysis is based on commonly available official soil and relief data, historical land-use information, as well as on a field survey on the characteristics of erosion and sedimentation, and the radiocarbon and OSL-dating of two selected soil profiles. For the estimation of the Holocene erosion a hypothetical soilscape model of the initial Holocene depths of the upper periglacial cover bed was used. Therefore erosion was derived by the difference between this hypothetical depth and the actual mapped depths. Accumulated Holocene sediments were mapped directly. A first sediment budget was calculated based on available official soil maps and a soil profile database (Sedimentbilanz I). The budget resulted in ~27*106 m³ erosion and a catchment sediment delivery rate (CSDR) of 31.5 %. The sensitivity analyses showed a high dependency of the chosen soilscape model. This budget is an integrating Holocene meso-scale one, which could not be differentiated in time or space due to a lack of data. A second budget was calculated using the field survey data for erosion and sedimentation maps (Sedimentbilanz II). Because of the own mapping, data are available for two first-order valleys, two fourth-order catchments as well as for the whole Speyerbach catchment. The calculated budget terms are higher than the one of the first budget (Erosion ~109*106 m³, CSDR: 5%) and are very sensitive to a variation of the truncation depths. OSL and 14C-dating of sediments and charcoal pieces underpin the reconstruction of the historical land done by historical maps and publications from historical geography and environmental history. Locally colluviation started within the first settlement period within the early mediaeval times. But not until the Modern period did the expansion of agricultural areas and intensification of agriculture and forest management result in regional erosion and sedimentation features. OSL-Dating identified two phases of early Holocene displacements of slope deposits, which should be analysed in detail, because of the suitable dating properties of the sandy material of the region. This work presents an example of a mountain region within the river Rhine catchment, for which only a low intensity of human interference is documented. The sediment delivery ratio of the estimated sediment budgets are in agreement with the general trend of a decreasing ratio with an increasing catchment size as were shown for several catchments worldwide. Nevertheless, the values are lower than the ones from loess-covered parts of the Rhine catch¬ment. The nested approach shows regional variation, which are based on the accessibility, administrative regimes and the natural settings. Other studies within mountain regions of the Rhine catchments are being carried out at the moment, but have not yet been published, so that it will soon be possible to judge the results of the Speyerbach case study.