Auswirkungen natürlicher und

anthropogener Einflüsse auf die

Bodenstabilität

K. Meusburger & C. Alewel

finanziert vom BAfU

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Bodenrutschungen in alpinen Regionen Rutschungen stellen einen

bedeutenden Anteil am Gesamtbodenabtrag in alpinen Gebieten dar.

Neben statischen Gebietsfaktoren sind dynamische Faktoren wie Landnutzung und Klima, die direkt oder indirekt durch den Menschen beeinflußt werden entscheidend.

Risikovorhersagen für Rutschungen basieren auf der Analyse der statischen Gebietsfaktoren; sich dynamisch ändernde Faktoren werden dabei nicht berücksichtigt.

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Fragestellung

Gebietsfaktoren: Welche sind wichtig?

Anthropogene Faktoren (= Änderungen von Landnutzung

und Klima): Wie beeinflussen sie die Bodenstabilität?

Sind sie im Vergleich zu Gebietsfaktoren relevant?

Risikovorhersage: Welchen Einfluß hat die

Vernachlässigung der anthropogenen Faktoren auf die

Qualität von Risikovorhersagen von Rutschungen?

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Methode

Eine Serie von 7 Rutschungskarten (30km2)

zwischen 1959 und 2004 wurde verglichen

mit:

Zeitreihen (45 Jahre) von dynamischen

Faktoren wie Niederschlagscharakteristika,

Bedeckung, Bestockung, Weidenkarten

Karten statischer Gebietsfaktoren und

räumlich analysiert mit einem Logistischen

Regressionsmodell

Risikomodell für Rutschungen

Zei

trei

hen

Ru

tsc

hu

ng

s-ka

rten

Geb

iets

fak

tor

Kar

ten

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Gebietsfaktoren: Geologie

Realp

Hospental

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Anthropogene Faktoren: Entwicklung der Rutschungserosion

Im Gesamten, hat sich die betroffene Fläche in 45 Jahren nahezu

verdoppelt (92%).

Hypothese: Wenn Landnutzungs- und Klimaänderungen einen signifikanten

Einfluß haben, können wir einen Trend des Rutschungsrisikos über die Zeit

sehen.

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Entwicklung der Rutschungserosion

Anthropogene Faktoren haben einen entscheidenden Einfluß auf Rutschungen im Urseren Tal.

Visueller Eindruck der Destabilisierung eines Hanges bei Hospental:

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Niederschlag

Beste Korrelation mit maximalen 3-tägigen Niederschlägen.

Extreme Ereignisse werden häufiger.

Anthropogene Faktoren: Klima

Jahr

1960 1970 1980 1990 2000

Anz

ahl R

utsc

hung

en

200

300

400

max

3-t

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m)

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200

300

400

RutschungAndermattregr Andermatt

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Anthropogene Faktoren: Verbuschung•Seit 1959: Zunahme der verbuschten Flächen um 30%. Jedoch sind diese Flächen kaum von Rutschungen betroffen.

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Bestockungszahlen

Die Bestockung allein kann die Entwicklung nicht vollständig erklären.

Auf welchen Flächen hat die Zunahme stattgefunden?

Anthropogene Faktoren: Landnutzung

Jahr

1960 1970 1980 1990 2000

Anz

ahl R

utsc

hung

en

200

300

400

Anz

ahl T

iere

0

2000

4000

6000

8000

RutschungRindSchaf

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Die Entwicklung erodierter Flächen für verschiedene traditionelle Landnutzungstypen von 1955

Zugängliche Gebiete wurden zunehmend instabil Unzugängliche Gebiet zeigten keine Änderung der StabilitätDie Landnutzungspraxis hat einen entscheidenden Einfluss!

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Risikovorhersage Logistische Regression mit statischen Gebietsfaktoren

Im Gesamten wurden 383 Rutschungen kartiert und

anschließend durch Feldbegehungen verifiziert.

Das Logistische Regression Modell wurde mit 250 zufällig

gewählten erodierten und 250 intakten Grids und 20

statischen Gebietsfaktoren (Prädiktoren) generiert.

Die signifikantesten Variablen waren Geologie, Neigung

und Gewässernetzdichte.

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Risikokarte mit statischen GebietsfaktorenModell-Validierung für räumliche Vorhersagen

vorhergesagtes Rutschungsrisiko

0.0-0.15 0.15-0.35 0.35-0.65 0.65-0.85 0.85-1.0

beo

ba

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utsc

hung

en

0

10

20

30

40

50

60

70

vor 2000

Das Modell konnte 70,4% der räumlichen Validierungs-Datensatzes (bestehend aus 341688 Grids) richtig klassifizieren.

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Risikovorhersage

Solche multivariate statistische Modelle finden die

verbreiteste Anwendung zur Vorhersage und Analyse des

Rutschungsrisikos auf regionaler Skale.

Diese Modelle vernachlässigen jedoch die zeitliche

Variabilität der Auslösefaktoren, die einen sehr

entscheidenden Einfluss die Auslösung von Rutschungen

haben.

Wie gut ist das Modell zur Vorhersage von zukünftigen

Rutschungen geeignet?

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Modell-Validierung für zukünftige VorhersagenVorhersagequalität für neue Rutschungen von 2004

Gute räumliche Validierung garantiert keine richtige Zukunftsprognosen bei sich zeitlich ändernden Risikofaktoren, wie z.B. der Landnutzung!

vorhergesagtes Rutschungsrisiko

0.0-0.15 0.15-0.35 0.35-0.65 0.65-0.85 0.85-1.0b

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10

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40

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nach 2000

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FazitGebietsfaktoren Das Gebiet ist von Natur aus sehr sensitiv (Grasland und Geologie). Die aufkommenden Grünerlenbestände wirken nicht destabilisierend.

Anthropogene Faktoren Dennoch läßt sich eine Destabilisierung über die Zeit beobachten (Zunahme von

Rutschungsflächen um 92% innerhalb von 45 Jahren). Klimadaten: Anstieg der extremen Niederschläge. Landnutzung: Im Urseren Tal ist die Intensivierung Flächen im Talbereich ein

Hauptproblem für die Bodenstabilität. Zusätzlich zu den Bestockungszahlen, hat auch die Aufgabe traditionelle Landnutzungs-Praktiken einen entscheidenden Einfluß.

Risikomodell Änderungen der Landnutzung können auch Hänge mit einem nur mittleren

natürlichen Risiko gefährden. Dieses Risiko bleibt dann bis zum Schadenfall weitgehend unerkannt.

Die Parametrisierung der Landnutzung und die Integration in die regionale Risikoanalyse ist ein notwendiger Schritt um die Vorhersagequalität unter zukünftigen Bedingungen zu garantieren.

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Danke für die Aufmerksamkeit!