Fernerkundungs- und GIS-basierte Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung von Thermoerosionstälern in Lena-Delta

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der rezenten Aktivität von Thermoerosion in der Arktis. Im Mittelpunkt stehen hierbei zum einen die längenmäßige Ausdehnung der Thermoerosionstäler zwischen den Jahren 1964/1975 und 2011 und zum anderen der Einfluss der frühjährlichen Schneebedeckung bzw. der sommerlichen Bodenfeuchtigkeit auf die thermoerosive Aktivität. Im Rahmen der Arbeit wurde das Untersuchungsgebiet in einen geographischen bzw. geomorphologischen Kontext eingeordnet, woran sich die Erarbeitung einer Analysegrundlage anschloss, welche mit Methoden der Fernerkundung auf Basis von RapidEye-, Kompsat-2-, Hexagon- und Corona-Satellitendaten sowie mithilfe eines GIS erfolgte. Diese Technologie erwies sich für die Bearbeitung der morphologischen und saisonalen Fragestellungen in einem derart ausgedehnten Untersuchungsgebiet, wie es der Eiskomplex der dritten Terrasse des Lena-Deltas darstellt, als sehr gut geeignet. Der Eiskomplex ist durch ein verzweigtes Thermoerosionstalsystem charakterisiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde dieses erstmals vollständig in hoher räumlicher Auflösung digitalisiert. Auf dieser Basis wurde anschließend eine Change Detection der längenmäßigen Ausdehnung der Thermoerosionstäler des Eiskomplexes im Betrachtungszeitraum durchgeführt. Des Weiteren konnte mittels einer Density Slicing- Klassifikation die Schneebedeckung quantitativ bestimmt und anschließend auf ihren Zusammenhang mit der sommerlichen Bodenfeuchtigkeit, die sich über den NDVI ableiten lässt, untersucht werden. Diese beiden Parameter, die sich in ihrer regionalen Ausprägung unterscheiden, wurden anschließend in Bezug auf ihren thermoerosiven Einfluss analysiert. Wie in den Ergebnissen dargestellt, liegt die Längenzunahme der Thermoerosionstäler in den Jahren zwischen 1964 und 1975 bei 1,6 %, während in dem weitaus längeren Zeitraum zwischen 1975 und 2011 eine Längenzunahme von 1,4 % verzeichnet wurde. Für den ersten Betrachtungszeitraum ergibt sich somit ein um den Faktor 3,7-mal so hoher Längenzuwachs der Thermoerosionstäler im Vergleich zum zweiten Zeitraum. Als Ursache für die unterschiedlichen Thermoerosionsraten werden wechselnde Klimaverhältnisse angeführt. Das Ausmaß der Längenzunahmen konnte allerdings nicht direkt mit der Thermoerosionstaldichte korreliert werden, was auf ein komplexes Wirkungsgefüge unterschiedlicher Einflussfaktoren auf den Prozess der Thermoerosion hinweist. Aus der Schneeklassifikation gehen weiterhin deutliche regionale Unterschiede der Schneebedeckung hervor. So zeigen vor allem die westlichste Eiskomplexinsel Khardang, aber auch die östlichste-, Sobo, im Juni weitverbreitet schneebedeckte Täler, während die dazwischenliegenden Eiskomplexinseln, Kurungnakh und Dzhangylakh nahezu schneefrei sind. Dieses Phänomen kann mit der Lage der jeweiligen Eiskomplexinseln zu den wärmeabstrahlenden Flusszweigen der Lena in Zusammenhang gebracht werden. Für Sobo konnte außerdem im Gegensatz zu allen anderen Eiskomplexinseln eine nordwestlichsüdöstliche Vorzugsorientierung der im Frühjahr noch schneebedeckten Täler detektiert werden, welche auf die aus südwestlicher Richtung kommenden Winterwinde zurückgeführt werden kann. Des Weiteren ergab eine statistische Auswertung mittels des t-Test einen direkten Zusammenhang zwischen frühjährlicher Schneebedeckung und sommerlichem NDVI bzw. Bodenfeuchte, wobei eine bis mindestens Juni anhaltende Schneedecke eine überwiegend erhöhte Bodenfeuchte im Sommer zur Folge hat. In diesen Tälern konnte im Vergleich zu solchen, in denen der Schnee früher taute, eine erhöhte Thermoerosionsrate beobachtet werden. Neben dem Einfluss der Schneebedeckung und der sommerlichen Bodenfeuchtigkeit auf die Thermoerosion wurden weitere Einflussfaktoren, wie Pflanzenbedeckung, sedimentäre Umlagerungsprozesse, variierende Klimaverhältnisse sowie neotektonische Aktivität, die sich fördernd bzw. hemmend auf die Thermoerosion auswirken, anhand vergleichender Literaturauswertung bzw. Korrelation mit der im Rahmen der Arbeit erhobenen Datengrundlage diskutiert. Zukünftig kann von verstärkten Thermoerosionsraten aufgrund langfristig steigender Temperaturen im arktischen Raum ausgegangen werden. Durch den Trend der Klimaerwärmung werden weiterhin aufgrund intensiverer und früher einsetzender Tauprozesse größere Schneeschmelzvolumina freigesetzt, welche die thermoerosive Aktivität erhöhen. Dies könnte mit einer „Reaktivierung“ bereits stabiler Thermoerosionstäler einhergehen