550 Geowissenschaften
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Recently, new soil data maps were developed, which include vertical soil properties like soil type. Implementing those into a multilayer Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfer (SVAT) scheme, discontinuities in the water content occur at the interface between dissimilar soils. Therefore, care must be taken in solving the Richards equation for calculating vertical soil water fluxes. We solve a modified form of the mixed (soil water and soil matric potential based) Richards equation by subtracting the equilibrium state of soil matrix potential ψE from the hydraulic potential ψh. The sensitivity of the modified equation is tested under idealized conditions. The paper will show that the modified equation can handle with discontinuities in soil water content at the interface of layered soils.
This article presents a multiscale approach for detecting and monitoring soil erosion phenomena (i.e. gully erosion) in the agro-industrial area around the city of Taroudannt, Souss basin, Morocco. The study area is characterized as semi-arid with an annual average precipitation of 200 mm. Water scarcity, high population dynamics and changing land use towards huge areas of irrigation farming present numerous threats to sustainability. The agro-industry produces citrus fruits and vegetables in monocropping, mainly for the European market. Badland areas strongly affected by gully erosion border the agricultural areas as well as residential areas. To counteract the significant loss of land, land-leveling measures are attempted to create space for plantations and greenhouses. In order to develop sustainable approaches to limit gully growth the detection and monitoring of gully systems is fundamental. Specific gully sites are monitored with unmanned aerial vehicle (UAV) taking small-format aerial photographs (SFAP). This enables extremely high-resolution analysis (SFAP resolution: 2-10 cm) of the actual size of the gully channels as well as a detailed continued surveillance of their growth. Transferring the methodology on a larger scale using Quickbird satellite data (resolution: 60 cm) leads to the possibility of a large-scale analysis of the whole area around the city of Taroudannt (Area extent: ca. 350 km²). The results will then reveal possible relationships of gully growth and agro-industrial management and may even illustrate further interdependencies. The main objective is the identification of areas with high gully-erosion risk due to non-sustainable land use and the development of mitigation strategies for the study area.
Im Zusammenhang mit der Diskussion des globalen Klimawandels stellt sich die Frage, ob extreme Wettersituationen wahrscheinlicher werden. Diese Frage ist wegen der Gefahren, die von extremen Wettersituationen ausgehen, weit über die Grenzen der Meteorologie hinaus von Bedeutung. Dennoch findet man in der Fachliteratur sehr wenige Beiträge zu diesem Thema. Dies liegt im wesentlichen daran, dass bei der Analyse von Extremwerten im allgemeinen von konstanten Überschreitungswahrscheinlichkeiten für Schwellwerte ausgegangen wird. Wenn diese Arbeitshypothese wahr ist, können Wiederkehrzeiten einfach als Kehrwert der Eintrittswahrscheinlichkeit angesehen werden. Dann – nur dann - macht der Ausdruck Jahrhundertereignis einen Sinn, der über den Moment hinaus reicht. In diesem Beitrag soll zunächst das Vokabular zur Beschreibung von Extremwerten (hier als Werte oberhalb von Schwellen) vorgestellt bzw. in Erinnerung gerufen werden. Diese werden auf den einfachen Fall stationärer Zeitreihen angewendet, woraus die üblichen vereinfachten Zusammenhänge folgen. Im Anschluss wird ein künstliches Beispiel einer Variable mit veränderlichem Mittelwert untersucht. Dieses zeigt deutlich, wie stark die Kenngrößen des Extremverhaltens von Schwankungen im Mittelwert abhängen können. Bei der Analyse klimatologischer Beobachtungsdaten, steht man vor dem Problem, dass kein einfaches Modell für die Generierung der Zeitreihe zur Verfügung steht, woraus man die Eigenschaften des Extremverhaltens ableiten könnte. Gelingt es jedoch, die Beobachtungen mit Hilfe einfacher empirischer Modellgleichungen hinreichend gut zu beschreiben, so ist der Weg zur Analyse der Extremwerte in instationären Zeitreihen geebnet. Dabei braucht man nicht, wie oft üblich, nur die (relativ wenigen) (Extremwerte für die Analyse des Extremverhaltens heranzuziehen, sondern kann die gesamte von der Zeitreihe zur Verfügung gestellte Information nutzen. Diese Strategie wird exemplarisch an zwei Zeitreihen vorgestellt. Aus Gründen der Einfachheit sind dies Monatsmittel bzw. Jahresmittel der Temperatur. In diesen sind eindeutige Änderungen sowohl im mittleren als auch im extremen Verhalten sichtbar. Daraus kann zwar geschlossen werden, dass sich die Wettersituationen im Laufe der Zeit verändert haben, nicht aber wie. Ein häufigeres Auftreten extremer Mittelwerte kann bedeuten, dass warme Wettersituationen häufiger oder wärmer geworden sind, oder das kalte Wettersituationen wärmer oder weniger geworden sind, oder aber, dass eine Überlagerung verschiedener Veränderungen zu diesem Ergebnis führt. So kann die Frage, ob extreme Wettersituationen wahrscheinlicher werden, in diesem Beitrag nicht abschließend geklärt werden, jedoch wird ein Werkzeug vorgestellt, das geeignet erscheint, diese Frage zu beantworten.