TY  - THES
A1  - Engelhardt, Jonathan
T1  - 40Ar/39Ar geochronology of ICDP PALEOVAN drilling cores
T1  - 40Ar/39Ar Geochronologie der ICDP PALEOVAN Bohrkerne
N2  - The scientific drilling campaign PALEOVAN was conducted in the summer of 2010 and was part of the international continental drilling programme (ICDP). The main goal of the campaign was the recovery of a sensitive climate archive in the East of Anatolia. Lacustrine deposits underneath the lake floor of ‘Lake Van’ constitute this archive. The drilled core material was recovered from two locations: the Ahlat Ridge and the Northern Basin. A composite core was constructed from cored material of seven parallel boreholes at the Ahlat Ridge and covers an almost complete lacustrine history of Lake Van. The composite record offered sensitive climate proxies such as variations of total organic carbon, K/Ca ratios, or a relative abundance of arboreal pollen. These proxies revealed patterns that are similar to climate proxy variations from Greenland ice cores. Climate variations in Greenland ice cores have been dated by modelling the timing of orbital forces to affect the climate. Volatiles from melted ice aliquots are often taken as high-resolution proxies and provide a base for fitting the according temporal models.
The ICDP PALEOVAN scientific team fitted proxy data from the lacustrine drilling record to ice core data and constructed an age model. Embedded volcaniclastic layers had to be dated radiometrically in order to provide independent age constraints to the climate-stratigraphic age model. Solving this task by an application of the 40Ar/39Ar method was the main objective of this thesis. Earlier efforts to apply the 40Ar/39Ar dating resulted in inaccuracies that could not be explained satisfactorily.
The absence of K-rich feldspars in suitable tephra layers implied that feldspar crystals needed to be 500 μm in size minimum, in order to apply single-crystal 40Ar/39Ar dating. Some of the samples did not contain any of these grain sizes or only very few crystals of that size. In order to overcome this problem this study applied a combined single-crystal and multi-crystal approach with different crystal fractions from the same sample. The preferred method of a stepwise heating analysis of an aliquot of feldspar crystals has been applied to three samples. The Na-rich crystals and their young geological age required 20 mg of inclusion-free, non-corroded feldspars. Small sample volumes (usually 25 % aliquots of 5 cm3 of sample material – a spoon full of tephra) and the widespread presence of melt-inclusion led to the application of combined single- and multigrain total fusion analyses. 40Ar/39Ar  analyses on single crystals have the advantage of being able to monitor the presence of excess 40Ar and detrital or xenocrystic contamination in the samples. Multigrain analyses may hide the effects from these obstacles. The results from the multigrain analyses are therefore discussed with respect to the findings from the respective cogenetic single crystal ages. Some of the samples in this study were dated by 40Ar/39Ar on feldspars on multigrain separates and (if available) in combination with only a few single crystals. 40Ar/39Ar ages from two of the samples deviated statistically from the age model. All other samples resulted in identical ages. The deviations displayed older ages than those obtained from the age model. t-Tests compared radiometric ages with available age control points from various proxies and from the relative paleointensity of the earth magnetic field within a stratigraphic range of ± 10 m. Concordant age control points from different relative chronometers indicated that deviations are a result of erroneous 40Ar/39Ar ages. The thesis argues two potential reasons for these ages: (1) the irregular appearance of 40Ar from rare melt- and fluid- inclusions and (2) the contamination of the samples with older crystals due to a rapid combination of assimilation and ejection. 
Another aliquot of feldspar crystals that underwent separation for the application of 40Ar/39Ar dating was investigated for geochemical inhomogeneities. Magmatic zoning is ubiquitous in the volcaniclastic feldspar crystals. Four different types of magmatic zoning were detected. The zoning types are compositional zoning (C-type zoning), pseudo-oscillatory zoning of trace ele- ment concentrations (PO-type zoning), chaotic and patchy zoning of major and trace element concentrations (R-type zoning) and concentric zoning of trace elements (CC-type zoning). Sam- ples that deviated in 40Ar/39Ar  ages showed C-type zoning, R-type zoning or a mix of different types of zoning (C-type and PO-type). Feldspars showing PO-type zoning typically represent the smallest grain size fractions in the samples. The constant major element compositions of these crystals are interpreted to represent the latest stages in the compositional evolution of feldspars in a peralkaline melt. PO-type crystals contain less melt- inclusions than other zoning types and are rarely corroded. This thesis concludes that feldspars that show PO-type zoning are most promising chronometers for the 40Ar/39Ar method, if samples provide mixed zoning types of Quaternary anorthoclase feldspars.
Five samples were dated by applying the 40Ar/39Ar method to volcanic glass. High fractions of atmospheric Ar (typically > 98%) significantly hampered the precision of the 40Ar/39Ar ages and resulted in rough age estimates that widely overlap the age model. Ar isotopes indicated that the glasses bore a chorine-rich Ar-end member. The chlorine-derived 38Ar indicated chlorine-rich fluid-inclusions or the hydration of the volcanic glass shards. This indication strengthened the evidence that irregularly distributed melt-inclusions and thus irregular distributed excess 40Ar influenced the problematic feldspar 40Ar/39Ar ages. Whether a connection between a corrected initial 40Ar/36Ar ratio from glasses to the 40Ar/36Ar ratios from pore waters exists remains unclear.
This thesis offers another age model, which is similarly based on the interpolation of the temporal tie points from geophysical and climate-stratigraphic data. The model used a PCHIP- interpolation (piecewise cubic hermite interpolating polynomial) whereas the older age model used a spline-interpolation. Samples that match in ages from 40Ar/39Ar dating of feldspars with the earlier published age model were additionally assigned with an age from the PCHIP- interpolation. These modelled ages allowed a recalculation of the Alder Creek sanidine mineral standard. The climate-stratigraphic calibration of an 40Ar/39Ar mineral standard proved that the age versus depth interpolations from PAELOVAN drilling cores were accurate, and that the applied chronometers recorded the temporal evolution of Lake Van synchronously.
Petrochemical discrimination of the sampled volcaniclastic material is also given in this thesis. 41 from 57 sampled volcaniclastic layers indicate Nemrut as their provenance. Criteria that served for the provenance assignment are provided and reviewed critically. Detailed correlations of selected PALEOVAN volcaniclastics to onshore samples that were described in detail by earlier studies are also discussed. The sampled volcaniclastics dominantly have a thickness of < 40 cm and have been ejected by small to medium sized eruptions. Onshore deposits from these types of eruptions are potentially eroded due to predominant strong winds on Nemrut and Süphan slopes. An exact correlation with the data presented here is therefore equivocal or not possible at all.
Deviating feldspar 40Ar/39Ar ages can possibly be explained by inherited 40Ar from feldspar xenocrysts contaminating the samples. In order to test this hypothesis diffusion couples of Ba were investigated in compositionally zoned feldspar crystals. The diffusive behaviour of Ba in feldspar is known, and gradients in the changing concentrations allowed for the calculation of the duration of the crystal’s magmatic development since the formation of the zoning interface. Durations were compared with degassing scenarios that model the Ar-loss during assimilation and subsequent ejection of the xenocrystals. Diffusive equilibration of the contrasting Ba concentrations is assumed to generate maximum durations as the gradient could have been developed in several growth and heating stages. The modelling does not show any indication of an involvement of inherited 40Ar in any of the deviating samples. However, the analytical set-up represents the lower limit of the required spatial resolution. Therefore, it cannot be excluded that the degassing modelling relies on a significant overestimation of the maximum duration of the magmatic history. Nevertheless, the modelling of xenocrystal degassing evidences that the irregular incorporation of excess 40Ar by melt- and fluid inclusions represents the most critical problem that needs to be overcome in dating volcaniclastic feldspars from the PALEOVAN drill cores. This thesis provides the complete background in generating and presenting 40Ar/39Ar ages that are compared to age data from a climate-stratigraphic model. Deviations are identified statistically and then discussed in order to find explanations from the age model and/or from 40Ar/39Ar geochronology. Most of the PALEOVAN stratigraphy provides several chronometers that have been proven for their synchronicity. Lacustrine deposits from Lake Van represent a key archive for reconstructing climate evolution in the eastern Mediterranean and in the Near East. The PALEOVAN record offers a climate-stratigraphic age model with a remarkable accuracy and resolution.
N2  - Die PALEOVAN−Bohrkampagne des internationalen kontinentalen Bohrprogramms ICDP wurde im Sommer 2010 realisiert. Das übergeordnete Ziel dieser Kampagne war die Entnahme eines Klimaarchivs im Osten Anatoliens. Als Archiv dienen Süßwasserablagerungen am Grund des Vansees. PALEOVAN Bohrkerne bieten lakustrine Ablagerungen von zwei Lokalitäten des Sees, und zwar der Ahlat Ridge und des Northern Basins. Durch das Zusammenstellen bestmöglicher Bohrkernbestände aus sieben parallelen Bohrungen auf der Ahlat Ridge, konnte die nahezu vollständige Aufzeichnung der Geschichte des Sees gewonnen werden. Dieses detaillierte Archiv zeichnete sensible Klimafaktoren auf. Als Beispiele sind zu nennen: die Variationen organischen Kohlenstoffs, das Verhältnis von Kalium zu Kalzium und die Anteile arborealer Pollen gegenüber dem Gesamtpollenbestand. Stellvertreterdaten für Klimavariationen (sogenannte Proxies) ähneln in ihrem Muster sehr stark den bekannten Klimavariationen aus Eisbohrkernen des Grönlandeises. Da das Timing der Klimavariationen in den Grönlandeiskernen durch Datierungen mithilfe im Eis gespeicherter Gasphasen und orbitaler Modellberechnungen sehr genau bekannt ist, konnten Sedimentolog*innen des PALEOVAN−Teams ein klimastratigraphisches Altersmodell aus den Proxies berechnen. Die Kernaufgabe der hier vorgelegten Dissertation ist es, eingelagerte pyroklastische Ablagerungen mithilfe der 40Ar/39Ar−Methode zu datieren und das Altersmodell zu diskutieren. Die Notwendigkeit der 40Ar/39Ar−Datierungen war besonders gegeben, da vorab publizierte radiometrische Datierungen von ICDP−PALEOVAN Bohrkernen statistisch nicht ausreichend beschrieben wurden und vorhandene Abweichungen gegenüber dem Altersmodell undiskutiert blieben.
An der westlichen und nördlichen Küste des Sees befinden sich zwei Stratovulkane: Nemrut und Süphan. Beide Vulkane haben über die Dauer der kompletten Seegeschichte pyroklastisches Material im See abgelagert. Feldspäte und vulkanische Gläser aus rhyolitischen und trachytischen Auswurfprodukten wurden auf ihre Zusammensetzung untersucht und es wurde ihre Eignung für eine Anwendung der 40Ar/39Ar−Geochronologie festgestellt. Die Abwesenheit hoher Kaliumkonzentrationen in Feldspäten aus geeigneten pyroklastischen Lagen bedeutet, dass Kristalle eine Mindestgröße von ca. 500 Mikrometer benötigen, um Analysen an einzelnen Kristallen durchführen zu können. Nicht alle Proben liefern ausreichend Kristalle dieser groben Korngröße. Somit wurde eine Methode gewählt, die Mehrkorn und Einzelkornanalysen miteinander kombiniert. Die bevorzugte Methode des schrittweisen Ausheizens war nur mit drei Proben möglich. Grund dafür ist, dass der geringe Kaliumgehalt und das junge geologische Alter große Mengen (ca. 20 mg) einschluss− und korrosionsfreier Feldspäte benötigten. Die geringen Probenmengen (25% Aliquot von üblicherweise 5 cm3 Probenmaterial) und die Omnipräsenz von Schmelzeinschlüssen in den Feldspäten legten nahe, auf die Methodik des schlagartigen Ausheizens von Einzel− und Mehrkornproben zu setzen. 40Ar/39Ar−Datierungen an einzelnen Feldspäten haben den Vorteil, dass sich ein vorhandener Überschuss von 40Ar oder Kontaminationen detritischer Körner leicht feststellen lassen und in der Altersberechnung berücksichtigt werden können. Mehrkornanalysen zeigen diese Hürden nur bei intensiver Kontamination und bergen die Gefahr, radiometrische Alter zu bestimmen, die von dem tatsächlichen geologischen Alter abweichen, weil sie zu alt sind. 40Ar/39Ar−Datierungen in dieser Dissertation wurden deshalb für die meisten Proben mithilfe von Mehrkornanalysen und (wenn vorhanden) in Kombination mit wenigen Einzelkornanalysen durchgeführt.
Bis auf die Resultate zweier Proben sind die radiometrischen Alter der Feldspäte statistisch gesehen identisch zu den Altersabschätzungen des klimastratigraphischen Altersmodells. Abweichungen zeigen ausschließlich ältere radiometrische Alter einzelner Kornfraktionen. Die beiden abweichenden Proben sind ebenfalls älter als das Altersmodell. Eine statistische Auswertung mittels t−Tests beweist die Abweichungen der radiometrischen von den klimastratigraphischen Altersdaten. Das Altersmodell wurde mit jedem der radiometrischen Alter innerhalb eines stratigraphischen Einzugsbereichs von ± 10 Metern verglichen. Die Konkordanz der Altershinweise aus unterschiedlichen Klimaproxies und aus geophysikalischen Altershinweisen (durch das Identifizieren zeitlich bekannter Variationen des Erdmagnetfelds) legen nahe, dass beiden Abweichungen fehlerhafte 40 Ar/39 Ar−Datierungen zugrunde liegen. Zwei mögliche Ursachen werden in Betracht gezogen: (1) unregelmäßiges beziehungsweise vereinzeltes Auftreten von überschüssigem 40Ar im Zusammenhang mit Schmelz− und Fluideinschlüssen oder (2) Kontamination der Probe mit älteren, xenokristischen Feldspäten durch eine zügige (im Zeitraum von Tagen) Kombination von magmatischer Assimilation und Auswurf des Materials. Ebenfalls nicht auszuschließen ist eine detritische Kontamination. Die normalverteilten 40Ar/39Ar−Werte der Proben sind allerdings untypisch für eine detritische Kontamination.
Je ein Aliquot der selektierten Kristallfraktionen wurde intensiv auf vorhandene Zonierungen untersucht. Alle untersuchten Feldspatproben zeigen Elementzonierungen, die sich einteilen lassen. Die Zonierungen sind entweder kompositionelle Zonierungen der Hauptzusammensetzung („C-type – compositional type“), pseudo-oszillatorische Zonierungen gewisser Spurenelementkonzentrationen („PO-type“), konzentrische Zonierungen von Spurenelementkonzentrationen („CC-type – concentric type“) und chaotisch-fleckige Zonierungsmuster („R-type – resorbed and patchy“). Proben, deren 40Ar/39Ar−Alter abweichen, zeigen Zonierungen in ihrer Hauptzusammensetzung (C-type), fleckige Zonierungen (R-type) oder zeigen eine Mischung aus unterschiedlichen Zonierungstypen (C-type und PO-type). Feldspäte, die ausschließlich eine Zonierung ihrer Spurenelmente (PO-type) zeigen, liegen typischerweise in kleineren Korngrößen vor und markieren Zusammensetzungen, die typisch sind für die spätesten Phasen der magmatischen Entwicklung von Feldspäten in peralkalinen Gesteinen. Diese Kristalle sind in der Regel arm an Schmelzeinschlüssen und nur selten korrodiert. Die vorliegende Arbeit weist Feldspäte, die keine Zonierung in ihrer Hauptzusammensetzung, sondern nur pseudo-oszillatorische Spurenelementvariationen aufzeigen, als ideale Chronometer für die Anwendung der 40Ar/39Ar−Methode an Quartären, kaliumarmen Feldspäten aus.
Um Abweichende Proben erneut zu analysieren und um stratigraphische Abschnitte zu datieren, die nicht erfolgreich beprobt werden konnten, wurden fünf Proben datiert, indem die 40Ar/39Ar−Methode auf vulkanisches Glas angewendet wurde. Hohe Gehalte an atmosphärischem Argon (in der Regel > 98 %) führten allerdings zu ungenauen radiometrischen Altersbestimmungen, die aufgrund ihrer großen Fehler keine Abweichungen vom Altersmodell zeigen. Die Gläser zeigen Hinweise darauf, dass Variationen in den Altern der Feldspäte auf die Gegenwart eines Ar-Reservoirs in Schmelzeinschlüssen zurückzuführen sein könnte, das weder radiogen noch atmosphärisch ist. Ob eine Verknüpfung der Ar-Isotopien in vulkanischen Gläsern und in Porenwässern gegeben ist, bleibt offen. Instrumentelle und methodische Hürden lassen nur eine Vermutung zu, dass Porenwässer und vulkanische Gläser in ihren Ar-Isotopendaten eine Verknüpfung zeigen könnten.
Ein neues Alterstiefenmodell, das ebenfalls auf der Interpolation von Altershinweisen durch Klimaproxies und geophysikalischer Daten basiert wird in dieser Arbeit ebenfalls vorgelegt. Im Gegensatz zu bestehenden „Spline“-Interpolationen wurde in dieser Dissertation eine PCHIP- Interpolation bevorzugt. Abgesehen von abweichenden Proben wurden allen Proben, die mithilfe der 40Ar/39Ar−Methode an Feldspäten datiert sind, zusätzlich ein klimastratigraphisches Modellalter zugewiesen. Diese Modellalter bieten die Grundlage dafür, das Alter des in der Datierung benutzten Mineralstandards (Alder Creek Sanidine) nachrechnen zu können. Die erfolgreiche klimastratigraphische Kalibrierung des Standards beweist, dass Alterstiefenmodelle aus den PALEOVAN-Bohrkernen genau sind, und dass alle verwendeten Chronometer innerhalb der angezeigten Varianzen ein synchrones Timing zulassen.
Die Dissertation bietet petrochemische Charakterisierungen der entnommenen Proben an und diskutiert nachvollziehbar mögliche Provenanzen der Pyroklastite. 41 von 57 entnommenen Proben lassen sich Nemrut zuordnen. Kriterien, die für eine Zuordnung herangezogen wurden, werden aufgezeigt und diskutiert. Eine mögliche Korrelation der datierten Proben zu pyroklastischen Einheiten, die in der Literatur an den Hängen der Stratovulkane im Detail beschrieben wurden, wird ebenfalls diskutiert. Die beprobten pyroklasitischen Lagen haben geringe Mächtigkeiten (in der Regel < 40 cm) und liegen mittleren bis kleineren Eruptionen zugrunde. Diese Eruptionen hinterlassen keine oder nur schwer definierbare pyroklastische Einheiten von geringer Mächtigkeit an Land. Eine genaue Korrelation ist mit den hier präsentierten Daten deshalb nicht oder nur sehr vage möglich.
Abweichende radiometrische Alter aus Datierungen von Feldspat könnten im Zusammenhang mit vererbtem 40Ar aus Xenokristallen stehen. Um diese Hypothese zu testen, wurden diffusionsabhängige Konzentrationsschwankungen von Barium in zonierten Feldspäten untersucht. Da das diffusive Verhalten von Barium in Feldspat bekannt ist, kann durch die Analyse des Konzentrationsgradienten die Dauer der magmatischen Entwicklung ab der Bildung der untersuchten Zonierung berechnet werden. Diese Zeitspanne wurde genutzt, um zu modellieren, ob Xenokristalle während einer unvollständigen Assimilation komplett entgast werden. Dafür wurde angenommen, dass das diffusive Angleichen von unterschiedlichen Bariumkonzentrationen maximale Werte für die Dauer von der Assimilation bis zum Auswurf liefert. Die Modellierung zeigt, dass vererbtes 40Ar aus Xenokristallen keinen Anteil an den abweichenden Altern haben. Allerdings sind die erhobenen Diffusionsgradienten am Rande der benötigten analytischen Auflösung, und eine Überschätzung der Dauer der magmatischen Prozesse kann nicht ausgeschlossen werden. Die Diffusionsprofile sind ein weiterer Hinweis dafür, dass unregelmäßige beziehungsweise vereinzelte Quellen von überschüssigem 40Ar die schwierigste Hürde für 40Ar/39Ar−Datierungen an ICDP-PALEOVAN Bohrkernen darstellen.
Die vorgelegte Arbeit bietet nicht nur 40Ar/39Ar−Datierungen, um das vorhandene Altersmodell kritisch zu diskutieren, sondern zeigt, wie Abweichungen statistisch zu erfassen sind, welche mineralogischen Beobachtungen in die Interpretation abweichender radiometrischer Alter miteinbezogen werden sollten und wie die Synchronizität verschiedener Chronometer getestet werden kann. Die Korrektheit des klima-stratigraphischen Timings der PALEOVAN Kerne ist mit dieser Arbeit nachgewiesen. Vergleiche der Proxydaten zu anderen Klimaarchiven deren Auflösung sogar höher als die der Milankovitchzyklen ist (die Auflösung der Dnsgaard-Oeschger Ereignisse), existieren für viele Kerne des PALEOVAN-Archivs. Die Kerne aus dem PALEOVAN Projekt repräsentieren damit ein Schlüsselarchiv für die Rekonstruktion des Klimas im Nahen Osten. Dieses Archiv bietet ein klima-stratigraphisches Altersmodell von bemerkenswerter Genauigkeit und Auflösung.
KW  - Lake Van
KW  - feldspar
KW  - lacustrine record
KW  - volcaniclastics
KW  - 40Ar/39Ar
KW  - Vansee
KW  - Feldspat
KW  - lakustrine Abfolge
KW  - Vulkaniklastika
KW  - 40Ar/39Ar
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-429539
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tofelde, Stefanie
T1  - Signals stored in sediment
T1  - Signale in Sedimenten
BT  - fluvial sediments as records of landscape evolution
BT  - wie Flusssedimente Landschaftsentwicklung aufzeichnen
N2  - Tectonic and climatic boundary conditions determine the amount and the characteristics (size distribution and composition) of sediment that is generated and exported from mountain regions. On millennial timescales, rivers adjust their morphology such that the incoming sediment (Qs,in) can be transported downstream by the available water discharge (Qw). Changes in climatic and tectonic boundary conditions thus trigger an adjustment of the downstream river morphology. Understanding the sensitivity of river morphology to perturbations in boundary conditions is therefore of major importance, for example, for flood assessments, infrastructure and habitats. Although we have a general understanding of how rivers evolve over longer timescales, the prediction of channel response to changes in boundary conditions on a more local scale and over shorter timescales remains a major challenge. To better predict morphological channel evolution, we need to test (i) how channels respond to perturbations in boundary conditions and (ii) how signals reflecting the persisting conditions are preserved in sediment characteristics. This information can then be applied to reconstruct how local river systems have evolved over time. 
In this thesis, I address those questions by combining targeted field data collection in the Quebrada del Toro (Southern Central Andes of NW Argentina) with cosmogenic nuclide analysis and remote sensing data. In particular, I (1) investigate how information on hillslope processes is preserved in the 10Be concentration (geochemical composition) of fluvial sediments and how those signals are altered during downstream transport. I complement the field-based approach with physical experiments in the laboratory, in which I (2) explore how changes in sediment supply (Qs,in) or water discharge (Qw) generate distinct signals in the amount of sediment discharge at the basin outlet (Qs,out). With the same set of experiments, I (3) study the adjustments of alluvial channel morphology to changes in Qw and Qs,in, with a particular focus in fill-terrace formation. I transfer the findings from the experiments to the field to (4) reconstruct the evolution of a several-hundred meter thick fluvial fill-terrace sequence in the Quebrada del Toro. I create a detailed terrace chronology and perform reconstructions of paleo-Qs and Qw from the terrace deposits. In the following paragraphs, I summarize my findings on each of these four topics.
First, I sampled detrital sediment at the outlet of tributaries and along the main stem in the Quebrada del Toro, analyzed their 10Be concentration ([10Be]) and compared the data to a detailed hillslope-process inventory. The often observed non-linear increase in catchment-mean denudation rate (inferred from [10Be] in fluvial sediment) with catchment-median slope, which has commonly been explained by an adjustment in landslide-frequency, coincided with a shift in the main type of hillslope processes. In addition, the [10Be] in fluvial sediments varied with grain-size. I defined the normalized sand-gravel-index (NSGI) as the 10Be-concentration difference between sand and gravel fractions divided by their summed concentrations. The NSGI increased with median catchment slope and coincided with a shift in the prevailing hillslope processes active in the catchments, thus making the NSGI a potential proxy for the evolution of hillslope processes over time from sedimentary deposits. However, the NSGI recorded hillslope-processes less well in regions of reduced hillslope-channel connectivity and, in addition, has the potential to be altered during downstream transport due to lateral sediment input, size-selective sediment transport and abrasion. 
Second, my physical experiments revealed that sediment discharge at the basin outlet (Qs,out) varied in response to changes in Qs,in or Qw. While changes in Qw caused a distinct signal in Qs,out during the transient adjustment phase of the channel to new boundary conditions, signals related to changes in Qs,in were buffered during the transient phase and likely only become apparent once the channel is adjusted to the new conditions. The temporal buffering is related to the negative feedback between Qs,in and channel-slope adjustments. In addition, I inferred from this result that signals extracted from the geochemical composition of sediments (e.g., [10Be]) are more likely to represent modern-day conditions during times of aggradation, whereas the signal will be temporally buffered due to mixing with older, remobilized sediment during times of channel incision.
Third, the same set of experiments revealed that river incision, channel-width narrowing and terrace cutting were initiated by either an increase in Qw, a decrease in Qs,in or a drop in base level. The lag-time between the external perturbation and the terrace cutting determined (1) how well terrace surfaces preserved the channel profile prior to perturbation and (2) the degree of reworking of terrace-surface material. Short lag-times and well preserved profiles occurred in cases with a rapid onset of incision. Also, lag-times were synchronous along the entire channel after upstream perturbations (Qw, Qs,in), whereas base-level fall triggered an upstream migrating knickzone, such that lag-times increased with distance upstream. Terraces formed after upstream perturbations (Qw, Qs,in) were always steeper when compared to the active channel in new equilibrium conditions. In the base-level fall experiment, the slope of the terrace-surfaces and the modern channel were similar. Hence, slope comparisons between the terrace surface and the modern channel can give insights into the mechanism of terrace formation.
Fourth, my detailed terrace-formation chronology indicated that cut-and-fill episodes in the Quebrada del Toro followed a ~100-kyr cyclicity, with the oldest terraces ~ 500 kyr old. The terraces were formed due to variability in upstream Qw and Qs. Reconstructions of paleo-Qs over the last 500 kyr, which were restricted to times of sediment deposition, indicated only minor (up to four-fold) variations in paleo-denudation rates. Reconstructions of paleo-Qw were limited to the times around the onset of river incision and revealed enhanced discharge from 10 to 85% compared to today. Such increases in Qw are in agreement with other quantitative paleo-hydrological reconstructions from the Eastern Andes, but have the advantage of dating further back in time.
N2  - Tektonische und klimatische Bedingungen bestimmen die Menge, Größenverteilung und Zusammensetzung von Sedimenten, welche in Gebirgsregionen produziert und von dort exportiert werden. Über Jahrtausende hinweg passen Flüsse ihre Morphologie an, um den Sedimenteintrag (Qs,in) mit dem verfügbaren Wasserabfluss (Qw) flussabwärts zu transportieren. Änderungen in den klimatischen oder tektonischen Randbedingungen lösen flussabwärts eine Anpassung der Flussmorphologie aus. Ein besseres Verständnis darüber, wie sensitiv Flüsse auf Perturbationen in den Randbedingungen reagieren, ist entscheidend, um beispielsweise Überflutungspotential besser abschätzen zu können. Obwohl wir generell ein gutes Verständnis für die Entwicklung von Flüssen auf langen Zeitskalen haben, können wir durch veränderte Randbedingungen ausgelöste Flussdynamiken lokal und auf kurzen Zeitskalen nur schwer vorhersagen. Um die Entwicklung der Flussmorphologie besser zu verstehen, beziehungsweise vorhersagen zu können, müssen wir testen, (1) wie Flüsse auf veränderte Randbedingungen reagieren und (2) wie Signale, welche die vorherschenden Bedingungen reflektieren, in Sedimenten konserviert werden. Diese Informationen können wir nutzen, um die Entwicklung von lokalen Flusssystemen zu rekonstruieren.
In der vorliegenden Arbeit adressiere ich diese Fragen durch die Analyse von kosmogenen Nukleiden und Fernerkundungsdaten in der Quebrada del Toro (südliche Zentralanden in NW Argentinien). Insbesondere untersuche ich, wie (1) Informationen über Hangprozesse in der 10Be Konzentration (geochemische Zusammensetzung) von Flusssedimenten gespeichert werden und wie diese Signale durch den Transport flussabwärts überprägt werden. Ich ergänze diesen geländebasierten Ansatz mit physikalischen Experimenten im Labor, mit welchen ich untersuche, wie (2) Veränderungen in der Sedimentzufuhr (Qs,in) oder der Abflussmenge (Qw) eindeutige Signale in der Menge an Sedimentaustrag (Qs,out) am Beckenauslass generieren. Mit denselben Experimenten untersuche ich (3) die Anpassung der Flussmorphologie auf Veränderungen in Qw und Qs,in mit einem speziellen Fokus auf der Entstehung von Flussterrassen. Ich übertrage die Erkenntnisse von den Experimenten ins Gelände und (4) rekonstruiere die Entstehung von einer mehreren hundert Meter mächtigen Terrassensequenz in der Quebrada del Toro. Ich erstelle eine detaillierte Terrassenchronologie und führe mit Hilfe der Terrassenablagerungen Rekonstruktion von Qs und Qw für die Vergangenheit durch. In den folgenden Paragraphen fasse ich meine Ergebnisse zu den vier Forschungsschwerpunkten dieser Arbeit zusammen. 
Erstens habe ich Flusssedimente an den Mündungen von Nebenflüssen, sowie entlang des Hauptflusses in der Quebrada del Toro beprobt, die jeweilige 10Be Konzentration ([10Be]) bestimmt und die Daten mit einem detaillierten Hangprozess-Inventar verglichen. Der häufig beobachtete, nicht-lineare Anstieg der durchschnittlichen Denudationsrate des Einzugsgebietes (abgeleitet aus der [10Be] der Flusssedimente) mit der Hangneigung eines Einzugsgebietes fiel mit einer Verschiebung der wesentlichen, aktiven Hangprozesse zusammen. Zusätzlich variierte die [10Be] der Flusssedimente mit den Korngrößen. Ich habe den normalisierten Sand-Schotter-Index (NSGI) definiert, welcher sich aus der Differenz der [10Be] zwischen der Sand- und der Kiesfraktion, geteilt durch ihre summierte Konzentration, berechnet. Der NSGI stieg mit dem Median der Hangneigung eines Einzugsgebietes und fiel wiederum mit einer Verschiebung der vorherrschenden Hangprozesse im jeweiligen Einzugsgebiet zusammen. Diese Beobachtung qualifiziert den NSGI als einen potentiellen Proxy, um die Entwicklung von Hangprozessen über die Zeit aus Sedimentablagerungen zu rekonstruieren. Es ist jedoch einzuschränken, dass der NSGI durch den Transport flussabwärts auf Grund von temporärer Sedimentablagerung, lateraler Sedimentzufuhr, größenselektivem Sedimenttransport und Abrasion überprägt werden kann.
Zweitens haben die Laborexperimente gezeigt, dass der Sedimentaustrag am Beckenauslass (Qs,out) auf Grund von Veränderungen in Qs,in oder Qw variiert. Während Veränderungen in Qw ein eindeutiges Signal in Qs,out während der transienten Anpassungsphase des Flusses an die neuen Randbedingungen hervorriefen, wurden durch Qs,in ausgelöste Signale während der transienten Anpassungsphase gepuffert. Sie werden vermutlich erst sichtbar, nachdem der Fluss sich an die neuen Randbedingungen angepasst hat. Das zeitliche Puffern ist mit der negativen Rückkopplung zwischen Qs,in und dem Flussgradienten zu erklären. Zusätzlich deuten die Ergebnisse darauf hin, dass sich Signale, welche in der geochemischen Zusammenstzung von Sediment gespeichert sind (z.B. [10Be]), in Phasen der Flussaufschotterung mit einer höheren Wahrscheinlichkeit die heutigen Bedingungen repräsentieren. Dagegen sind Signale in Zeiten der Flusseinschneidung aufgrund von Mischung mit älteren, remobilisierten Sedimenten gepuffert.
Drittens haben dieselben Experimente gezeigt, dass Flusseinschneidung, Flussbettverengung sowie Terrassenbildung entweder durch eine Zunahme an Qw, eine Abnahme in Qs,in oder durch ein Absinken der Flussbasis initiiert werden konnte. Die Zeitverzögerung zwischen der Perturbation der Randbedingungen und der Terrassenformation bestimmt (1) wie gut Terrassenoberflächen das Flussprofil vom Zeitpunkt unmittelbar vor der Störung representieren und (2) den Grad an Umschichtung des Terrassenoberflächenmaterials. Kurze Verzögerungszeiten und gut erhaltende Profile konnten in Fällen eines schnellen Einsetzens der Flusseinschneidung beobachtet werden. Außerdem waren die Verzögerungszeiten entlang des Flusslaufes synchron im Falle einer Perturbation im Flussoberlauf (Qw, Qs,in), während ein Abfallen der Flussbasis einen flussaufwärts migrierenden Knickpunkt ausgelöst hat, sodass die Verzögerungszeiten in flussaufwärts Richtung zunahmen. Terrassen, welche durch Perturbationen im Flussoberlauf (Qw, Qs,in) gebildet wurden, waren steiler im Vergleich zum aktiven Fluss, nachdem dieser sich an die neuen Randbedingungen angepasst hat. In dem Experiment, bei welchem die Flussbasis abgesenkt wurde, waren die Neigung der Terrassenoberflächen und des aktiven Flussesbettes ähnlich. Daher können Vergleiche zwischen der Neigung der Terrassenoberflächen mit dem aktiven Flussbett auf den Mechanismus der Terrassenformation hinweisen. 
Viertens hat die detaillierte Terrassenchronologie gezeigt, dass die Einschneide-und-Ablagerungsepisoden in der Quebrada del Toro einem ~100 ka Zyklus folgen, beginnend mit der ersten Terrasse vor ca. 500 ka. Die Terrassen wurden durch Variabilität in Qw und Qs,in gebildet. Rekonstruktionen von Qs über die letzten 500 ka, beschränkt auf die Zeiten von Sedimentablagerung, zeigten eine eher geringe Variabilität (maximal vierfach) in Denudationsraten an. Rekonstruktionen des Abflusses waren beschränkt auf die Zeitpunkte um das Einsetzen der Flusseinschneidung herum und deuteten auf vermehrten Abfluss zwischen 10 und 85% im Vergleich zu heutigen Bedingungen hin. Vermehrter Abfluss in dieser Größenordnung stimmt mit anderen quantitativen Rekonstruktionen zur Hydrologie der Ost-Anden überein, diese Methode hat jedoch den Vorteil, dass sie zeitlich weiter zurück reicht.
KW  - sediment-routing system
KW  - signal propagation
KW  - alluvial channel morphology
KW  - fluvial fill terraces
KW  - Cenral Andes
KW  - Sedimenttransportsystem
KW  - Signalweiterleitung
KW  - Gerinnemorphologie
KW  - Flussterrassen
KW  - Zentralanden
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-427168
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sieg, Tobias
T1  - Reliability of flood damage estimations across spatial scales
T1  - Verlässlichkeit von Hochwasserschadensschätzungen über räumliche Skalen
N2  - Extreme Naturereignisse sind ein integraler Bestandteil der Natur der Erde. Sie werden erst dann zu Gefahren für die Gesellschaft, wenn sie diesen Ereignissen ausgesetzt ist. Dann allerdings können Naturgefahren verheerende Folgen für die Gesellschaft haben. Besonders hydro-meteorologische Gefahren wie zum Beispiel Flusshochwasser, Starkregenereignisse, Winterstürme, Orkane oder Tornados haben ein hohes Schadenspotential und treten rund um den Globus auf. Einhergehend mit einer immer wärmer werdenden Welt, werden auch Extremwetterereignisse, welche potentiell Naturgefahren auslösen können, immer wahrscheinlicher. Allerdings trägt nicht nur eine sich verändernde Umwelt zur Erhöhung des Risikos von Naturgefahren bei, sondern auch eine sich verändernde Gesellschaft. Daher ist ein angemessenes Risikomanagement erforderlich um die Gesellschaft auf jeder räumlichen Ebene an diese Veränderungen anzupassen. Ein essentieller Bestandteil dieses Managements ist die Abschätzung der ökonomischen Auswirkungen der Naturgefahren. Bisher allerdings fehlen verlässliche Methoden um die Auswirkungen von hydro-meteorologischen Gefahren abzuschätzen. Ein Hauptbestandteil dieser Arbeit ist daher die Entwicklung und Anwendung einer neuen Methode, welche die Verlässlichkeit der Schadensschätzung verbessert. Die Methode wurde beispielhaft zur Schätzung der ökonomischen Auswirkungen eines Flusshochwassers auf einzelne Unternehmen bis hin zu den Auswirkungen auf das gesamte Wirtschaftssystem Deutschlands erfolgreich angewendet. Bestehende Methoden geben meist wenig Information über die Verlässlichkeit ihrer Schätzungen. Da diese Informationen Entscheidungen zur Anpassung an das Risiko erleichtern, wird die Verlässlichkeit der Schadensschätzungen mit der neuen Methode dargestellt. Die Verlässlichkeit bezieht sich dabei nicht nur auf die Schadensschätzung selber, sondern auch auf die Annahmen, die über betroffene Gebäude gemacht werden. Nach diesem Prinzip kann auch die Verlässlichkeit von Annahmen über die Zukunft dargestellt werden, dies ist ein wesentlicher Aspekt für Prognosen. Die Darstellung der Verlässlichkeit und die erfolgreiche Anwendung zeigt das Potential der Methode zur Verwendung von Analysen für gegenwärtige und zukünftige hydro-meteorologische Gefahren.
N2  - Natural extreme events are an integral part of nature on planet earth. Usually these events are only considered hazardous to humans, in case they are exposed. In this case, however, natural hazards can have devastating impacts on human societies. Especially hydro-meteorological hazards have a high damage potential in form of e.g. riverine and pluvial floods, winter storms, hurricanes and tornadoes, which can occur all over the globe. Along with an increasingly warm climate also an increase in extreme weather which potentially triggers natural hazards can be expected. Yet, not only changing natural systems, but also changing societal systems contribute to an increasing risk associated with these hazards. These can comprise increasing exposure and possibly also increasing vulnerability to the impacts of natural events. Thus, appropriate risk management is required to adapt all parts of society to existing and upcoming risks at various spatial scales. One essential part of risk management is the risk assessment including the estimation of the economic impacts. However, reliable methods for the estimation of economic impacts due to hydro-meteorological hazards are still missing. Therefore, this thesis deals with the question of how the reliability of hazard damage estimates can be improved, represented and propagated across all spatial scales. This question is investigated using the specific example of economic impacts to companies as a result of riverine floods in Germany.

Flood damage models aim to describe the damage processes during a given flood event. In other words they describe the vulnerability of a specific object to a flood. The models can be based on empirical data sets collected after flood events. In this thesis tree-based models trained with survey data are used for the estimation of direct economic flood impacts on the objects. It is found that these machine learning models, in conjunction with increasing sizes of data sets used to derive the models, outperform state-of-the-art damage models. However, despite the performance improvements induced by using multiple variables and more data points, large prediction errors remain at the object level. The occurrence of the high errors was explained by a further investigation using distributions derived from tree-based models. The investigation showed that direct economic impacts to individual objects cannot be modeled by a normal distribution. Yet, most state-of-the-art approaches assume a normal distribution and take mean values as point estimators. Subsequently, the predictions are unlikely values within the distributions resulting in high errors. At larger spatial scales more objects are considered for the damage estimation. This leads to a better fit of the damage estimates to a normal distribution. Consequently, also the performance of the point estimators get better, although large errors can still occur due to the variance of the normal distribution. It is recommended to use distributions instead of point estimates in order to represent the reliability of damage estimates.

In addition current approaches also mostly ignore the uncertainty associated with the characteristics of the hazard and the exposed objects. For a given flood event e.g. the estimation of the water level at a certain building is prone to uncertainties. Current approaches define exposed objects mostly by the use of land use data sets. These data sets often show inconsistencies, which introduce additional uncertainties. Furthermore, state-of-the-art approaches also imply problems of missing consistency when predicting the damage at different spatial scales. This is due to the use of different types of exposure data sets for model derivation and application. In order to face these issues a novel object-based method was developed in this thesis. The method enables a seamless estimation of hydro-meteorological hazard damage across spatial scales including uncertainty quantification. The application and validation of the method resulted in plausible estimations at all spatial scales without overestimating the uncertainty.

Mainly newly available data sets containing individual buildings make the application of the method possible as they allow for the identification of flood affected objects by overlaying the data sets with water masks. However, the identification of affected objects with two different water masks revealed huge differences in the number of identified objects. Thus, more effort is needed for their identification, since the number of objects affected determines the order of magnitude of the economic flood impacts to a large extent.

In general the method represents the uncertainties associated with the three components of risk namely hazard, exposure and vulnerability, in form of probability distributions. The object-based approach enables a consistent propagation of these uncertainties in space. Aside from the propagation of damage estimates and their uncertainties across spatial scales, a propagation between models estimating direct and indirect economic impacts was demonstrated. This enables the inclusion of uncertainties associated with the direct economic impacts within the estimation of the indirect economic impacts. Consequently, the modeling procedure facilitates the representation of the reliability of estimated total economic impacts. The representation of the estimates' reliability prevents reasoning based on a false certainty, which might be attributed to point estimates. Therefore, the developed approach facilitates a meaningful flood risk management and adaptation planning.

The successful post-event application and the representation of the uncertainties qualifies the method also for the use for future risk assessments. Thus, the developed method enables the representation of the assumptions made for the future risk assessments, which is crucial information for future risk management. This is an important step forward, since the representation of reliability associated with all components of risk is currently lacking in all state-of-the-art methods assessing future risk.

In conclusion, the use of object-based methods giving results in the form of distributions instead of point estimations is recommended. The improvement of the model performance by the means of multi-variable models and additional data points is possible, but small. Uncertainties associated with all components of damage estimation should be included and represented within the results. Furthermore, the findings of the thesis suggest that, at larger scales, the influence of the uncertainty associated with the vulnerability is smaller than those associated with the hazard and exposure. This leads to the conclusion that for an increased reliability of flood damage estimations and risk assessments, the improvement and active inclusion of hazard and exposure, including their uncertainties, is needed in addition to the improvements of the models describing the vulnerability of the objects.
KW  - hydro-meteorological risk
KW  - damage modeling
KW  - uncertainty
KW  - probabilistic approach
KW  - economic impacts
KW  - OpenStreetMap
KW  - hydro-meteorologische Risiken
KW  - Schadensmodellierung
KW  - Unsicherheiten
KW  - probabilistischer Ansatz
KW  - ökonomische Auswirkungen
KW  - OpenStreetMap
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-426161
ER  - 
TY  - THES
A1  - Öztürk, Ugur
T1  - Learning more to predict landslides
T1  - Ein verbessertes Wissen zur Prognose von Hangrutschungen
N2  - Landslides are frequent natural hazards in rugged terrain, when the resisting frictional force of the surface of rupture yields to the gravitational force. These forces are functions of geological and morphological factors, such as angle of internal friction, local slope gradient or curvature, which remain static over hundreds of years; whereas more dynamic triggering events, such as rainfall and earthquakes, compromise the force balance by temporarily reducing resisting forces or adding transient loads. This thesis investigates landslide distribution and orientation due to landslide triggers (e.g. rainfall) at different scales (6-4∙10^5 km^2) and aims to link rainfall movement with the landslide distribution. It additionally explores the local impacts of the extreme rainstorms on landsliding and the role of precursory stability conditions that could be induced by an earlier trigger, such as an earthquake. 

Extreme rainfall is a common landslide trigger. Although several studies assessed rainfall intensity and duration to study the distribution of thus triggered landslides, only a few case studies quantified spatial rainfall patterns (i.e. orographic  effect). Quantifying the regional trajectories of extreme rainfall could aid predicting landslide prone regions in Japan. To this end, I combined a non-linear correlation metric, namely event synchronization, and radial statistics to assess the general pattern of extreme rainfall tracks over distances of hundreds of kilometers using satellite based rainfall estimates. Results showed that, although the increase in rainfall intensity and duration positively correlates with landslide occurrence, the trajectories of typhoons and frontal storms were insufficient to explain landslide distribution in Japan. Extreme rainfall trajectories inclined northwestwards and were concentrated along some certain locations, such as coastlines of southern Japan, which was unnoticed in the landslide distribution of about 5000 rainfall-triggered landslides. These landslides seemed to respond to the mean annual rainfall rates. 

Above mentioned findings suggest further investigation on a more local scale to better understand the mechanistic response of landscape to extreme rainfall in terms of landslides. On May 2016 intense rainfall struck southern Germany triggering high waters and landslides. The highest damage was reported at the Braunsbach, which is located on the tributary-mouth fan formed by the Orlacher Bach. Orlacher Bach is a ~3 km long creek that drains a catchment of about ~6 km^2. I visited this catchment in June 2016 and mapped 48 landslides along the creek. Such high landslide activity was not reported in the nearby catchments within ~3300 km^2, despite similar rainfall intensity and duration based on weather radar estimates. My hypothesis was that several landslides were triggered by rainfall-triggered flash floods that undercut hillslope toes along the Orlacher Bach. I found that morphometric features such as slope and curvature play an important role in landslide distribution on this micro scale study site (<10 km^2). In addition, the high number of landslides along the Orlacher Bach could also be boosted by accumulated damages on hillslopes due karst weathering over longer time scales.

Precursory damages on hillslopes could also be induced by past triggering events that effect landscape evolution, but this interaction is hard to assess independently from the latest trigger. For example, an earthquake might influence the evolution of a landscape decades long, besides its direct impacts, such as landslides that follow the earthquake. Here I studied the consequences of the 2016 Kumamoto Earthquake (MW 7.1) that triggered some 1500 landslides in an area of ~4000 km^2 in central Kyushu, Japan. Topography, i.e. local slope and curvature, both amplified and attenuated seismic waves, thus controlling the failure mechanism of those landslides (e.g. progressive). I found that topography fails in explaining the distribution and the preferred orientation of the landslides after the earthquake; instead the landslides were concentrated around the northeast of the rupture area and faced mostly normal to the rupture plane. This preferred location of the landslides was dominated mainly by the directivity effect of the strike-slip earthquake, which is the propagation of wave energy along the fault in the rupture direction; whereas amplitude variations of the seismic radiation altered the preferred orientation. I suspect that the earthquake directivity and the asymmetry of seismic radiation damaged hillslopes at those preferred locations increasing landslide susceptibility. Hence a future weak triggering event, e.g. scattered rainfall, could further trigger landslides at those damaged hillslopes.
N2  - Hangrutschungen treten häufig in steilem Gelände auf, wenn die Erdanziehungskraft die Scherkräfte an der Oberfläche übersteigt. Diese Kräfte beinhalten geologische und geomorphologische Faktoren wie den Reibungswinkel oder die Neigung und Krümmung von Hängen, die über Jahrhunderte statisch bleiben können. Dynamische Ereignisse wie Regenfälle und Erdbeben können hingegen das Kräftegleichgewicht beeinträchtigen, indem sie Widerstandskräfte vorübergehend reduzieren oder Lasten temporär hinzufügen. Diese Arbeit untersucht die Verteilung und Orientierung von Hangrutschungen in Abhängigkeit von Auslösern (z.B. Niederschlag) auf verschiedenen Skalenebenen (6-4∙10^5 km^2) und verknüpft die Bewegung des Niederschlagssystems mit der Hangrutschungsverteilung. Zudem werden lokale Auswirkungen von extremen Gewittern auf Hangrutschungen untersucht, sowie vorausgehende Stabilitätsbedingungen, die durch ein früheres Ereignis, beispielsweise ein Erdbeben, verändert werden können.

Extremer Niederschlag ist ein weithin bekannter Auslöser für Hangrutschungen. Obwohl mehrere Studien die Verteilung von Hangrutschungen mit der Niederschlagsintensität und -dauer verglichen haben, beachteten nur wenige Fallstudien das räumliche Bewegungsmuster des Niederschlags, i.e. den orographischen Effekt. Eine solche Quantifizierung könnte die Vorhersage von hangrutschungsgefährdete Regionen in Japan verbessern. Hierfür habe ich ein nicht-lineares Korrelationsmaß (event synchronization) auf regionale Sturmbahnen in Japan angewendet, um deren räumliche Verteilung durch satellitengestützen Regenschätzungen nachzuvollziehen. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass sich die Verteilung von Hangrutschungen nur unzureichend mit den Zugbahnen von Taifunen und Sturmtiefen erklären lässt. Die Stabilität von Hängen scheint mehr durch mittlere Jahresniederschlagsmengen beeinflusst zu werden. 

Erzielte Ergebnisse zeigen, dass weitere Untersuchungen auf lokaler Ebene nötig sind, um die unmittelbare Auswirkungen von Extremniederschlägen auf Hangstabilität und -rutschungen besser zu verstehen. Im Mai 2016 kam es in Süddeutschland zu einem heftigen Gewitter, das Hochwasser und Hangrutschungen ausgelöst hat. Der höchste Schaden wurde in Braunsbach, dessen Zentrum sich am Zufluss des Orlacher Bachs befindet, gemeldet. Der Orlacher Bach ist ~3 lang und hat ein Einzugsgebiet von etwa ~6 km^2. Ich habe dieses Einzugsgebiet im Juni 2016 besucht und 48 Hangrutschungen entlang des Baches kartiert. Ich vermutete, dass mehrere Hangrutschungen durch Sturzfluten ausgelöst wurden, welche die Hänge entlang des Orlacher Baches unterspülten. Ich stellte fest, dass morphometrische Merkmale wie die lokale Hangneigung und -krümmung eine wichtige Rolle bei der Hangrutschungsverteilung auf dieser Mikroskala spielen (<10 km^2). Darüber hinaus könnte die hohe Anzahl von Hangrutschungen am Orlacher Bach auch durch Karstverwitterung über längere Zeiträume verstärkt werden.

Zahlreiche in der Vergangenheit liegende Ereignisse können die Stabilität eines Hanges beeinflussen. Der Einfluss solcher Ereignisse ist nur sehr schwer unabhängig voneinander abschätzbar. Beispielseise könnte ein Erdbeben die Entwicklung einer Landschaft über Jahrzehnte hin beeinflussen. Hier erforsche ich die Folgen des Kumamoto-Erdbebens 2016 (MW 7.1) das im Zentrum von Kyushu, Japan, ca. 1500 Hangrutschungen in einem Gebiet von ~4000 km^2 ausgelöst hat. Die Topographie (Hangneigung und -krümmung) verstärkte schwächte seismische Wellen gleichermaßen ab, wodurch der Auslösemechanismus dieser Hangrutschungen (z.B. progressiv) gesteuert wird. Ich konnte belegen, dass die Topographie die Verteilung und die bevorzugte Ausrichtung der Hangrutsche nach dem Erdbeben nicht erklären kann; stattdessen waren die Hangrutschungen um den Nordosten des Bruchgebiets herum konzentriert und standen meist senkrecht zur Bruchfläche. Diese bevorzugte Lage der Erdrutsche wurde hauptsächlich durch den Richtwirkungseffekt des Blattverschiebung-Erdbebens dominiert. Bei diesem handelt es sich um die Ausbreitung der Wellenenergie entlang des Bruches in Bruchrichtung, während Amplitudenvariationen der seismischen Strahlung die bevorzugte Orientierung ändern. Ich vermute, dass die Richtwirkung des Erdbebens und die Asymmetrie der seismischen Strahlung die Hangneigung an diesen bevorzugten Stellen schädigten und die Anfälligkeit für Hangrutschungen erhöhten. Daher könnte ein zukünftiges schwaches Ereignis wie z.B. ein unbedeutender Niederschlag  an diesen beschädigten Hängen weitere Hangrutschungen auslösen.
KW  - landslides
KW  - complex networks
KW  - event synchronization
KW  - typhoons
KW  - Kumamoto earthquake
KW  - Braunsbach flash flood
KW  - Hangrutschungen
KW  - komplexes Netzwerk
KW  - Synchronisation von Ereignissen
KW  - Taifune
KW  - Kumamoto Erdbeben
KW  - Braunsbach Sturzflut
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-426439
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stettner, Samuel
T1  - Exploring the seasonality of rapid Arctic changes from space
T1  - Erkundung der Saisonalität schneller arktischer Veränderungen aus dem Weltraum
BT  - monitoring of permafrost disturbance, snow cover and vegetation in tundra environments with TerraSAR-X
BT  - Überwachung von Permafroststörungen, Schneebedeckung und Vegetation in Tundra-Umgebungen mit TerraSAR-X
N2  - Arctic warming has implications for the functioning of terrestrial Arctic ecosystems, global climate and socioeconomic systems of northern communities. A research gap exists in high spatial resolution monitoring and understanding of the seasonality of permafrost degradation, spring snowmelt and vegetation phenology. This thesis explores the diversity and utility of dense TerraSAR-X (TSX) X-Band time series for monitoring ice-rich riverbank erosion, snowmelt, and phenology of Arctic vegetation at long-term study sites in the central Lena Delta, Russia and on Qikiqtaruk (Herschel Island), Canada. In the thesis the following three research questions are addressed:
•	Is TSX time series capable of monitoring the dynamics of rapid permafrost degradation in ice-rich permafrost on an intra-seasonal scale and can these datasets in combination with climate data identify the climatic drivers of permafrost degradation?
•	Can multi-pass and multi-polarized TSX time series adequately monitor seasonal snow cover and snowmelt in small Arctic catchments and how does it perform compared to optical satellite data and field-based measurements?
•	Do TSX time series reflect the phenology of Arctic vegetation and how does the recorded signal compare to in-situ greenness data from RGB time-lapse camera data and vegetation height from field surveys?
To answer the research questions three years of TSX backscatter data from 2013 to 2015 for the Lena Delta study site and from 2015 to 2017 for the Qikiqtaruk study site were used in quantitative and qualitative analysis complimentary with optical satellite data and in-situ time-lapse imagery.
The dynamics of intra-seasonal ice-rich riverbank erosion in the central Lena Delta, Russia were quantified using TSX backscatter data at 2.4 m spatial resolution in HH polarization and validated with 0.5 m spatial resolution optical satellite data and field-based time-lapse camera data. Cliff top lines were automatically extracted from TSX intensity images using threshold-based segmentation and vectorization and combined in a geoinformation system with manually digitized cliff top lines from the optical satellite data and rates of erosion extracted from time-lapse cameras. The results suggest that the cliff top eroded at a constant rate throughout the entire erosional season. Linear mixed models confirmed that erosion was coupled with air temperature and precipitation at an annual scale, seasonal fluctuations did not influence 22-day erosion rates. The results highlight the potential of HH polarized X-Band backscatter data for high temporal resolution monitoring of rapid permafrost degradation.
The distinct signature of wet snow in backscatter intensity images of TSX data was exploited to generate wet snow cover extent (SCE) maps on Qikiqtaruk at high temporal resolution. TSX SCE showed high similarity to Landsat 8-derived SCE when using cross-polarized VH data. Fractional snow cover (FSC) time series were extracted from TSX and optical SCE and compared to FSC estimations from in-situ time-lapse imagery. The TSX products showed strong agreement with the in-situ data and significantly improved the temporal resolution compared to the Landsat 8 time series. The final combined FSC time series revealed two topography-dependent snowmelt patterns that corresponded to in-situ measurements. Additionally TSX was able to detect snow patches longer in the season than Landsat 8, underlining the advantage of TSX for detection of old snow. The TSX-derived snow information provided valuable insights into snowmelt dynamics on Qikiqtaruk previously not available.
The sensitivity of TSX to vegetation structure associated with phenological changes was explored on Qikiqtaruk. Backscatter and coherence time series were compared to greenness data extracted from in-situ digital time-lapse cameras and detailed vegetation parameters on 30 areas of interest. Supporting previous results, vegetation height corresponded to backscatter intensity in co-polarized HH/VV at an incidence angle of 31°. The dry, tall shrub dominated ecological class showed increasing backscatter with increasing greenness when using the cross polarized VH/HH channel at 32° incidence angle. This is likely driven by volume scattering of emerging and expanding leaves. Ecological classes with more prostrate vegetation and higher bare ground contributions showed decreasing backscatter trends over the growing season in the co-polarized VV/HH channels likely a result of surface drying instead of a vegetation structure signal. The results from shrub dominated areas are promising and provide a complementary data source for high temporal monitoring of vegetation phenology.
Overall this thesis demonstrates that dense time series of TSX with optical remote sensing and in-situ time-lapse data are complementary and can be used to monitor rapid and seasonal processes in Arctic landscapes at high spatial and temporal resolution.
N2  - Die Erwärmung der Arktis hat Auswirkungen auf die Stabilität und Funktion terrestrischer arktischer Ökosysteme, auf das globale Klima, sowie auf sozioökonomische Systeme nördlicher Gemeinden. Es besteht eine Forschungslücke bei der Überwachung der Saisonalität von Permafrostdegradation, Schneebedeckung und Vegetationsphänologie. Diese Dissertation untersucht den Nutzen von TerraSAR-X (TSX) X-Band Daten für die Überwachung eisreicher Ufererosion, Schneeschmelze, sowie Phänologie arktischer Vegetation im zentralen Lena Delta in Russland und auf Qikiqtaruk (Herschel Island), Kanada. Die Dynamik intrasaisonaler eisreicher Ufererosion im zentralen Lena-Delta in Russland wurde mit TSX Rückstreuintensitätsbildern quantifiziert und mit optischen Satelliten-Daten und Feldmessungen validiert. Kliff Kanten wurden automatisch aus TSX-Intensitätsbildern extrahiert und in einem Geoinformationssystem mit manuell digitalisierten Kliff Kanten aus optischen Satellitendaten, sowie mit Erosionsraten aus Zeitrafferkameras zusammengeführt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Kliff Kante während der gesamten Auftauzeit mit konstanter Geschwindigkeit zurückzog. Die Verwendung von linearen Mischmodellen bestätigte, dass die Erosion im jährlichen Maßstab mit der Lufttemperatur und dem Niederschlag gekoppelt war, saisonale Schwankungen beeinflussten die Erosionsrate nicht. Die Ergebnisse stützen die Verwendung von TSX zur Überwachung schneller Permafrostdegradation mit hoher zeitlicher Auflösung. Die eindeutige Signatur von nassem Schnee in TSX Rückstreuintensitätsbildern wurde genutzt, um Schneeverteilungskarten (SCE) auf Qikiqtaruk in hoher zeitlicher Auflösung zu erzeugen. Aus TSX abgeleitete SCE zeigten eine große Ähnlichkeit zu SCE aus Landsat 8 Daten. Zeitreihen von prozentualer Schneebedeckung (FSC) wurden aus TSX und optischen SCE extrahiert und mit FSC-Schätzungen aus in-situ Zeitrafferkamera Daten verglichen. Auch hier zeigte TSX eine starke Übereinstimmung mit den in-situ-Daten und verbesserte die zeitliche Auflösung im Vergleich zur Landsat 8 Zeitreihe erheblich. Aus einer finalen kombinierten FSC-Zeitreihe konnten zwei Muster von Schneeschmelzen in ausgewählten Einzugsgebieten abgeleitet werden, die sich mit den in-situ Messungen deckten. Zusätzlich konnte TSX später in der Saison Schnee länger erkennen als Landsat 8, was den Vorteil von TSX zur Erkennung von Altschnee unterstreicht. Die TSX-abgeleiteten Schnee-Informationen lieferten wertvolle Einblicke in die Schneeschmelz-Dynamik auf Qikiqtaruk, welche zuvor nicht verfügbar waren. Die Empfindlichkeit von TSX für Vegetationsstruktur, die mit phänologischen Veränderungen einhergeht, wurde auf Qikiqtaruk untersucht. Rückstreu- und Kohärenzzeitreihen wurden aus 30 Testgebieten extrahiert. Die Rückstreu- und Kohärenzsignale wurden mit Vitalitäts-Daten verglichen, die aus in-situ-Zeitrafferkamera Zeitreihen extrahiert wurden. Die Ergebnisse zeigten einen Zusammenhang zwischen Vegetationshöhe und der Rückstreuintensität in HH / VV polarisierten Daten bei einem Einfallswinkel von 31 °. Ferner zeigte die ökologische Klasse mit einer Kombination von hohen Sträuchern und trockenen Oberflächenbedingungen eine zunehmende Rückstreuung mit zunehmende Pflanzenvitalität, wenn der kreuzpolarisierte VH / HH-Kanal bei 32 ° Einfallswinkel verwendet wurde. Die Ergebnisse aus strauchdominierten Klassen sind vielversprechend und liefern eine ergänzende Datenquelle für zeitlich hochaufgelöste Beobachtung der Vegetationsphänologie. Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass TSX X-Band-Daten schnelle und saisonale Prozesse in arktischen Landschaften mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung überwachen können.
KW  - SAR
KW  - remote sensing
KW  - arctic
KW  - SAR
KW  - Fernerkundung
KW  - Arktis
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-425783
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ramage, Justine Lucille
T1  - Impact of Hillslope Thermokarst on the Nearshore Carbon Budget Along the Yukon Coast, Canada
N2  - In ice-rich permafrost regions, changes in the permafrost thermal regime cause surface disturbances. These changes are amplified by the increase in air temperatures recorded in the Arctic in the past decades. Thermokarst is a process that leads to surface subsidence and formation of characteristic landforms following thawing of ice-rich permafrost or melting of massive ice. Thermokarst is widespread on hillslopes and the number of associated landforms is increasing in the Arctic. Through this process large amounts of material are eroded and transported to the sea or accumulate along hillslopes. While hillslope thermokarst modifies terrestrial and aquatic ecosystems, there is limited understanding of its environmental impact at a regional scale. In this thesis we quantify the environmental impacts of hillslope thermokarst on the valley and nearshore ecosystems along the Yukon Coast, Canada. Using supervised machine learning, we identified geomorphic factors that favour the development of coastal retrogressive thaw slump (RTS), one of the most dynamic hillslope thermokarst landform. Coastal geomorphology and ground ice type and content play a major role in RTS occurrence. Using aerial photographs and satellite imagery, we traced the evolution of RTSs between 1952 and 2011. During this time, the number and areal coverage of RTSs increased by 73%. RTSs eroded and partly released to the nearshore zone organic carbon contained in millions of cubic meters of material. Our results show that 56% of the RTSs identified along the coast in 2011 have eroded 16.6 × 10^6 m3 of material; a large part (45%) was transported alongshore due to coastal processes. Moreover, we show that RTSs are a major contributor to the carbon budget in the nearshore ecosystem: 17% of the coastal RTSs identified in 2011 contributed annually up to 0.6% of the organic carbon released by coastal retreat along the Yukon Coast. To assess the impact of hillslope thermokarst on the terrestrial ecosystem, we measured the spatial distribution of soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) along hillslopes in three Arctic valleys. We highlight the high spatial variability in the distribution of SOC and TN in
the valleys. This distribution is caused by complex soil processes occurring along the hillslopes. Hillslope thermokarst impacts the degradation of organic matter and affects the storage of SOC and TN.
N2  - Veränderungen im thermalen Regime des Permafrosts verursachen Störungen der Erdoberfläche. Diese Veränderungen werden durch die in der Arktis seit Jahrzehnten ansteigenden Temperaturen verstärkt. Thermokarst ist ein Prozess, welcher die Erdoberfläche durch Schmelzen von Grundeis, oder Auftauen von Permafrost absacken lässt, wodurch charakteristische Landformen entstehen. Thermokarst ist vor allem entlang von Hängen weit verbreitet und die Anzahl der damit verbundenen Landformen in der Arktis steigt stetig an. Dieser Prozess mobilisiert große Mengen an Material, welche in Richtung Meer transportiert oder entlang von Hängen akkumuliert werden. Während entlang von Hängen auftretender Thermokarst terrestrische sowie aquatische Ökosysteme stark verändert, ist dessen Einfluss auf regionaler Skala zurzeit noch Gegenstand der Forschung.
In dieser Arbeit quantifizieren wir die Auswirkungen von Thermokarstprozessen entlang von Hängen auf die umliegenden Ökosysteme der küstennahen Täler und Nahküstenbereiche entlang der Yukon Küste in Kanada. Mittels überwachtem maschinellen Lernen haben wir geomorphische Faktoren identifiziert, welche die Entwicklung von retrogressiven Auftaurutschungen (RTS) begünstigen. RTS sind eine Erscheinungsform von Thermokarst entlang von Hängen. Die Küstengeomorphologie, sowie der Grundeistyp und -inhalt sind die wesentlichen bestimmenden Faktoren für das Auftreten von RTS. Wir haben Luftbildaufnahmen und Satellitenbilder genutzt, um die Evolution von RTS im Zeitraum von 1952 bis 2011 zu verfolgen. Während dieser Zeit ist die Anzahl und Ausdehnung von RTS linear angestiegen. Wir zeigen, dass 56% der RTS welche entlang der Küste in 2011 identifiziert wurden, 16.6 × 106 m3 an Material erodiert haben. Hiervon wurden 45% durch Küstenprozesse entlang der Küste transportiert. RTS tragen wesentlich zu dem Kohlenstoff-Budget des Nahküstenbereiches bei: 17% der in 2011 identifizierten RTS, haben 0.6% des organischen Kohlenstoffes transportiert, welcher durch Küstenerosion entlang der Yukon Küste jährlich freigesetzt wird. Um den Einfluss von Thermokarst entlang von Hängen auf das terrestrische Ökosystem zu beurteilen, haben wir die räumliche Verteilung von organischem Bodenkohlenstoff und Stickstoff (SOC, TN) entlang von Hangprofilen in drei arktischen Tälern analysiert.Wir weisen auf eine hohe räumliche Variabilität in der Verteilung von SOC und TN hin, welche auf komplexe Bodenprozesse zurückzuführen ist, welche entlang von Hängen auftreten. Thermokarst entlang von Hängen hat einen großen Einfluss auf die Degradierung von organischem Material und die Speicherung von SOC und TN.
N2  - Le changement climatique est la cause de la dégradation rapide du pergélisol à travers les régions arctiques et subarctiques. Cette dégradation s’exprime par des changements dans la taille, l’abondance et la structure des glissements rétrogressifs dus au dégel (GRD) et autres processus de pente thermokarstiques. Ces processus d’érosion des pentes contribuent au transport de sédiments vers l’Océan Arctique. Bien que l’impact des processus thermokarstiques sur les écosystèmes terrestres et aquatiques soit reconnu, il n’y a toujours pas d’étude qui quantifie leurs impacts sur les écosystèmes côtiers de l’Arctique. Dans cette thèse, nous quantifions les impacts des thermokarstes de pente dans les vallées et le long de la côte du Yukon, Canada. Nous avons utilisé des méthodes statistiques telles que les arbres de classification et les régressions logistiques pour identifier les facteurs qui favorisent le développement des GRD, un des modelés de dégradation du pergélisol le plus actif. La géomorphologie côtière ainsi que la nature et la quantité de glace dans le sol jouent un rôle prépondérant dans le développement des GRD. En utilisant des images satellite et des photos aériennes, nous avons suivi l’évolution des glissements rétrogressifs dus au dégel entre 1952 et 2011. Sur cette période, le nombre et l’étendue des GRD ont augmenté de 73% le long de la côte du Yukon. Les GRD ont érodé et partiellement relâché dans l’océan du carbon organic contenu dans des millions de mètres cubes de sédiments. Nos résultats montrent que 56% des GRD identifiés le long de la côte en 2011 ont érodé 16.6 × 106 m3 de sédiments; 45% a été transporté dans l’océan. De plus, notre étude montre que les GRD ont un rôle majeur sur le budget du carbone dans les milieux côtiers : 17% des GRD identifiés en 2011 ont relâché 0.6% du carbone érodé annuellement du fait de l’érosion côtière. Nous avons aussi étudié la dégradation du pergélisol le long des pentes des vallées périglaciaires, dans l’objectif de comprendre leurs impacts sur les sols et sur les stocks de carbone et d’azote. Nos résultats montrent qu’il y a une grande variabilité dans la distribution du carbone et de l’azote dans les vallées. Ces disparités sont causées par de complexes processus thermiques au niveau des sols. Les processus de pente thermokarstiques ont un impact important sur la dégradation de la matière organique dans les sols et affectent le stockage du carbone et de l’azote dans les régions Arctiques de pergélisol.
KW  - permafrost
KW  - thermokarst
KW  - soil organic carbon
KW  - retrogressive thaw slump
KW  - thermoerosion
KW  - carbon budget
KW  - Permafrost
KW  - thermokarst
KW  - Bodenkohlenstoff
KW  - retrogressiven Auftaurutschungen
KW  - thermoerosion
KW  - Kohlenstoff-Budget
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-421867
ER  - 
TY  - THES
A1  - Angermann, Lisa
T1  - Hillslope-stream connectivity across scales
T1  - Mehrskalige Untersuchung der Hang-Bach Konnektivität
N2  - The concept of hydrologic connectivity summarizes all flow processes that link separate regions of a landscape. As such, it is a central theme in the field of catchment hydrology, with influence on neighboring disciplines such as ecology and geomorphology. It is widely acknowledged to be an important key in understanding the response behavior of a catchment and has at the same time inspired research on internal processes over a broad range of scales. From this process-hydrological point of view, hydrological connectivity is the conceptual framework to link local observations across space and scales.
This is the context in which the four studies this thesis comprises of were conducted. The focus was on structures and their spatial organization as important control on preferential subsurface flow. Each experiment covered a part of the conceptualized flow path from hillslopes to the stream: soil profile, hillslope, riparian zone, and stream.
For each study site, the most characteristic structures of the investigated domain and scale, such as slope deposits and peat layers were identified based on preliminary or previous investigations or literature reviews. Additionally, further structural data was collected and topographical analyses were carried out. Flow processes were observed either based on response observations (soil moisture changes or discharge patterns) or direct measurement (advective heat transport). Based on these data, the flow-relevance of the characteristic structures was evaluated, especially with regard to hillslope to stream connectivity.
Results of the four studies revealed a clear relationship between characteristic spatial structures and the hydrological behavior of the catchment. Especially the spatial distribution of structures throughout the study domain and their interconnectedness were crucial for the establishment of preferential flow paths and their relevance for large-scale processes. Plot and hillslope-scale irrigation experiments showed that the macropores of a heterogeneous, skeletal soil enabled preferential flow paths at the scale of centimeters through the otherwise unsaturated soil. These flow paths connected throughout the soil column and across the hillslope and facilitated substantial amounts of vertical and lateral flow through periglacial slope deposits.
In the riparian zone of the same headwater catchment, the connectivity between hillslopes and stream was controlled by topography and the dualism between characteristic subsurface structures and the geomorphological heterogeneity of the stream channel. At the small scale (1 m to 10 m) highest gains always occurred at steps along the longitudinal streambed profile, which also controlled discharge patterns at the large scale (100 m) during base flow conditions (number of steps per section). During medium and high flow conditions, however, the impact of topography and parafluvial flow through riparian zone structures prevailed and dominated the large-scale response patterns. 
In the streambed of a lowland river, low permeability peat layers affected the connectivity between surface water and groundwater, but also between surface water and the hyporheic zone. The crucial factor was not the permeability of the streambed itself, but rather the spatial arrangement of flow-impeding peat layers, causing increased vertical flow through narrow “windows” in contrast to predominantly lateral flow in extended areas of high hydraulic conductivity sediments. 
These results show that the spatial organization of structures was an important control for hydrological processes at all scales and study areas. In a final step, the observations from different scales and catchment elements were put in relation and compared. The main focus was on the theoretical analysis of the scale hierarchies of structures and processes and the direction of causal dependencies in this context. Based on the resulting hierarchical structure, a conceptual framework was developed which is capable of representing the system’s complexity while allowing for adequate simplifications.
The resulting concept of the parabolic scale series is based on the insight that flow processes in the terrestrial part of the catchment (soil and hillslopes) converge. This means that small-scale processes assemble and form large-scale processes and responses. Processes in the riparian zone and the streambed, however, are not well represented by the idea of convergence. Here, the large-scale catchment signal arrives and is modified by structures in the riparian zone, stream morphology, and the small-scale interactions between surface water and groundwater. Flow paths diverge and processes can better be represented by proceeding from large scales to smaller ones. The catchment-scale representation of processes and structures is thus the conceptual link between terrestrial hillslope processes and processes in the riparian corridor.
N2  - Das Konzept der hydrologischen Konnektivität umfasst alle Fließprozesse, welche verschiedene Bereiche einer Landschaft verbinden. Als solches ist es ein zentrales Thema in dem Forschungsbereich der Einzugsgebietshydrologie und beeinflusst auch benachbarte Disziplinen wie die Ökologie oder die Geomorphologie. Es ist allgemein akzeptiert, dass das Konzept der Konnektivität ein wichtiger Schlüssel zum Verständnis von Einzugsgebietsdynamiken ist, gleichzeitig inspiriert es die Erforschung interner Prozesse auf verschiedenen Skalen. Von dieser prozesshydrologischen Perspektive gesehen, bietet Konnektivität einen konzeptionellen Rahmen, um lokale Beobachtungen über Raum und Skalen miteinander in Verbindung zu setzen.
In diesem Kontext stehen die vier Studien dieser Doktorarbeit. Der Fokus lag dabei auf räumlichen Strukturen als wichtigem Kontrollfaktor für präferentielle Fließpfade als spezieller Form unterirdischer Fließprozesse. Die Experimente deckten dabei je einen Abschnitt des konzeptionellen Fließweges vom Hang zum Bach exemplarisch ab: Bodenprofil und Hang, Hang und Auenbreich, und Bachbett.
Für alle vier Studien wurden zunächst charakteristische Strukturen des Untersuchungsgebietes wie Schuttablagerungen am Hang oder Torfschichten im Flussbett auf Basis vorausgehender Untersuchungen und Literaturrecherchen identifiziert. Zusätzlich wurden weitere strukturelle Daten erfasst und digitale Geländemodelle ausgewertet. Anschließend wurde die Prozessrelevanz dieser Strukturen, vor allem im Hinblick auf die Hang-Bach-Konnektivität, untersucht.
Die Ergebnisse der einzelnen Studien zeigten eine deutliche Verbindung zwischen den charakteristischen räumlichen Strukturen und dem hydrologischen Verhalten des untersuchten Gebietes. Insbesondere die räumliche Anordnung von Strukturen, d.h. die räumliche Verteilung und der Grad der Konnektivität der Strukturen, war ausschlaggebend für die Ausbildung präferenzieller Fließpfade und deren Relevanz für größerskalige Prozesse. Die räumliche Organisation von Strukturen war in allen Untersuchungsgebieten ein wichtiger Kontrollfaktor für hydrologische Prozesse.
Die Beobachtungen auf verschiedenen Skalen und verschiedener Fließpfadabschnitte wurden miteinander in Verbindung gesetzt und verglichen. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der theoretischen Analyse der Skalenhierarchie von Strukturen und Prozessen und der Richtung der Kausalität in diesem Zusammenhang. Auf dieser Grundlage wurde als Synthese der einzelnen Studien ein Konzept entwickelt, welches in der Lage ist, die Komplexität eines Einzugsgebietes abzubilden und gleichzeitig adequate Vereinfachungen zuzulassen.
Diese Konzept der parabelförmigen Skalenabfolge beruht auf der Erkenntnis, dass Fließprozesse im terrestrischen Bereich eines Einzugsgebietes, also im Boden und den Hängen, vorwiegend konvergieren und sich von der kleinen Skala zur größeren hin zusammenfügen. Die Prozesse in der Aue und dem Bachbett werden von diesem Prinzip der Konvergenz allerding nicht abgebildet. Die in den Böden und an den Hängen erzeugten Fließmuster des Einzugsgebiets werden von den Strukturen in der Aue, der Morphologie des Baches und den kleinskaligen Wechselwirkungen zwischen Fließgewässer und Sediment überprägt. Die Fließprozesse divergieren, und eine Beschreibung von der großen Skala hin zur kleineren ist hier besser geeignet. Die räumlich diskrete oder konzeptionelle Darstellung von Prozessen auf der Einzugsgebietsskala bietet so die Verbindung zwischen terrestrischer Hanghydrologie und der bachseitigen Auenhydrologie.
KW  - catchment hydrology
KW  - hillslope hydrology
KW  - riparian zone
KW  - hyporheic zone
KW  - Einzugsgebietshydrologie
KW  - Hanghydrologie
KW  - Auenbereich
KW  - hyporheische Zone
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-424542
ER  - 
TY  - THES
A1  - Agarwal, Ankit
T1  - Unraveling spatio-temporal climatic patterns via multi-scale complex networks
T1  - Aufklärung raumzeitlicher Klimamuster über komplexe Netzwerke mit mehreren Maßstäben
N2  - The climate is a complex dynamical system involving interactions and feedbacks among different processes at multiple temporal and spatial scales. Although numerous studies have attempted to understand the climate system, nonetheless, the studies investigating the multiscale characteristics of the climate are scarce. Further, the present set of techniques are limited in their ability to unravel the multi-scale variability of the climate system. It is completely plausible that extreme events and abrupt transitions, which are of great interest to climate community, are resultant of interactions among processes operating at multi-scale. For instance, storms, weather patterns, seasonal irregularities such as El Niño, floods and droughts, and decades-long climate variations can be better understood and even predicted by quantifying their multi-scale dynamics. This makes a strong argument to unravel the interaction and patterns of climatic processes at different scales. With this background, the thesis aims at developing measures to understand and quantify multi-scale interactions within the climate system.
In the first part of the thesis, I proposed two new methods, viz, multi-scale event synchronization (MSES) and wavelet multi-scale correlation (WMC) to capture the scale-specific features present in the climatic processes. The proposed methods were tested on various synthetic and real-world time series in order to check their applicability and replicability. The results indicate that both methods (WMC and MSES) are able to capture scale-specific associations that exist between processes at different time scales in a more detailed manner as compared to the traditional single scale counterparts. 
In the second part of the thesis, the proposed multi-scale similarity measures were used in constructing climate networks to investigate the evolution of spatial connections within climatic processes at multiple timescales. The proposed methods WMC and MSES, together with complex network were applied to two different datasets. 
In the first application, climate networks based on WMC were constructed for the univariate global sea surface temperature (SST) data to identify and visualize the SSTs patterns that develop very similarly over time and distinguish them from those that have long-range teleconnections to other ocean regions. Further investigations of climate networks on different timescales revealed (i) various high variability and co-variability regions, and (ii) short and long-range teleconnection regions with varying spatial distance. The outcomes of the study not only re-confirmed the existing knowledge on the link between SST patterns like El Niño Southern Oscillation and the Pacific Decadal Oscillation, but also suggested new insights into the characteristics and origins of long-range teleconnections.
In the second application, I used the developed non-linear MSES similarity measure to quantify the multivariate teleconnections between extreme Indian precipitation and climatic patterns with the highest relevance for Indian sub-continent. The results confirmed significant non-linear influences that were not well captured by the traditional methods. Further, there was a substantial variation in the strength and nature of teleconnection across India, and across time scales.
Overall, the results from investigations conducted in the thesis strongly highlight the need for considering the multi-scale aspects in climatic processes, and the proposed methods provide robust framework for quantifying the multi-scale characteristics.
N2  - Das Klima ist ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Mechanismen und Rückkopplungen auf mehreren zeitlichen und räumlichen Skalen. Viele Studien beschäftigten sich mit dem diesem System, nur wenige jedoch konzentrierten sich auf das Multiskalenverhalten des Klimas. Vor allem die bis dato verfügbaren Techniken schränkten eine vertiefte Analyse der Klimavariabilität auf unterschiedlichen Skalen ein. Von großen Interesse in der aktuellen Klimaforschung sind Extremereignisse und plötzliche Veränderungen, welche höchstwahrscheinlich aus dem Zusammenwirken von Prozessen auf unterschiedlichen Skalen hervorgehen. Um Stürme, wiederkehrende Wetterlagen, jahreszeitliche Phänomene wie El Niño, Fluten, Dürren oder Klimaschwankungen über Jahrzehnte besser zu verstehen oder sogar vorhersagen zu können, müssen wir deren Dynamik auf unterschiedlichen Skalen quantifizieren. In der vorliegenden Arbeit werden Mittel und Wege präsentiert um das Zusammenwirken auf verschiedenen Skalen im Klimasystem besser zu verstehen und zu quantifizieren.
Im ersten Teil dieser Arbeit stelle ich zwei Methoden, multi-scale event synchronization (MSES) und wavelet multi-scale correlation (WMC) vor, welche skalenspezifischen Eigenschaften in klimatischen Prozessen abbilden. Die vorgestellte Methode wurde mit mehreren synthetischen und realen Zeitreihen getestet um ihre Anwendbarkeit und Reproduzierbarkeit zu überprüfen. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Methoden Beziehungen auf unterschiedlichen zeitlichen Skalen detaillierter als traditionelle Ansätze abbilden können.
Im zweiten Teil dieser Arbeit bilde ich klimatische Netzwerke mithilfe eines Maßes zur Ähnlichkeit auf Multiskalen. Dabei untersuche ich die Entwicklung von räumlichen Beziehungen um klimatische Prozesse auf mehreren Zeitskalen zu verstehen. Die Methoden WMC und MSES werden zusammen mit komplexen Netzwerken auf zwei Datensätze angewendet.
In der ersten Anwendung werden klimatische Netzwerke mit WMC für univariate globale Meeresoberflächentemperaturen gebildet. Auf unterschiedlichen Zeitskalen sollen dabei kurze und lange Fernwirkungen, welche andernfalls auf einer einzigen Zeitskale unerkannt blieben, entdeckt werden. In diesem Klimanetzwerk ließ sich eine starke Variabilität über die Zeit feststellen, was auf eine skalenfreie und kleinräumige Netzstruktur auf großem, beziehungsweise kleinem Maßstab schließen lässt. Weitere Untersuchungen von Klimanetzwerken auf unterschiedlichen Zeitskalen zeigte (i) hohe Variabilität und Co-Variabilität in Regionen, und (ii) Fernbeziehungen auf kurzen und langen Entfernungen mit variabler räumlicher Distanz. Die Ergebnisse bestätigen bekannte physikalischen Wechselwirkungen und daher auch die Stärken meines Ansatzes. Dadurch ergeben sich neue Einblicke in die Klimatologie von Ozeanen, sodass beispielsweise konvektive Prozesse in der Atmosphäre eine Abhängigkeit über weite Entfernungen aufweisen können.
In der zweiten Anwendung verwendeten wir das von mir entwickelte, nicht-lineare MSES Ähnlichkeitsmaß um multivariate Fernbeziehungen zwischen Starkniederschlägen und klimatischen Mustern über Indien zu quantifizieren. Unsere Ergebnisse bestätigen signifikante, nicht-lineare Einflüsse, welche von traditionellen Methoden bisher unzureichend abgebildet wurden. Des Weiteren fanden wir deutliche Schwankungen in der Stärke und in der Ausprägung von Fernbeziehungen über Indien und über Zeitskalen.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Fallstudien, dass Multiskalen in Klimaprozessen entschieden berücksichtigt werden müssen und dass der entwickelte methodische Rahmen adäquat die charakteristischen Prozesse quantifizieren kann.
KW  - complex network
KW  - wavelet
KW  - climate global and local patterns
KW  - extreme events
KW  - multiscale network
KW  - event synchronization
KW  - komplexes Netzwerk
KW  - Wavelet
KW  - globale und lokale Muster des Klimas
KW  - extreme Ereignisse
KW  - Multiskalen Netzwerk
KW  - Ereignissynchronisation
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-423956
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hesse, Cornelia
T1  - Integrated water quality modelling in meso- to large-scale catchments of the Elbe river basin under climate and land use change
T1  - Integrierte Gewässergütemodellierung in mittel- bis großskaligen Einzugsgebieten der Elbe unter dem Einfluss von Klima- und Landnutzungsänderungen
N2  - In einer sich ändernden Umwelt sind Fließgewässerökosysteme vielfältigen direkten und indirekten anthropogenen Belastungen ausgesetzt, die die Gewässer sowohl in ihrer Menge als auch in ihrer Güte beeinträchtigen können. Ein übermäßiger Eintrag von Nährstoffen verursacht etwa Massenentwicklungen von Algen und Sauerstoffdefizite in den Gewässern, was zum Verfehlen der Ziele der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) führen kann. In vielen europäischen Einzugsgebieten und auch dem der Elbe sind solche Probleme zu beobachten.
Während der letzten Jahrzehnte entstanden diverse computergestützte Modelle, die zum Schutz und Management von Wasserressourcen genutzt werden können. Sie helfen beim Verstehen der Nährstoffprozesse und Belastungspfade in Einzugsgebieten, bei der Abschätzung möglicher Folgen von Klima- und Landnutzungsänderungen für die Wasserkörper, sowie bei der Entwicklung eventueller Kompensationsmaßnahmen. Aufgrund der Vielzahl an sich gegenseitig beeinflussenden Prozessen ist die Modellierung der Wasserqualität komplexer und aufwändiger als eine reine hydrologische Modellierung. Ökohydrologische Modelle zur Simulation der Gewässergüte, einschließlich des Modells SWIM (Soil and Water Integrated Model), bedürfen auch häufig noch einer Weiterentwicklung und Verbesserung der Prozessbeschreibungen.
Aus diesen Überlegungen entstand die vorliegende Dissertation, die sich zwei Hauptanliegen widmet: 1) einer Weiterentwicklung des Nährstoffmoduls des ökohydrologischen Modells SWIM für Stickstoff- und Phosphorprozesse, und 2) der Anwendung des Modells SWIM im Elbegebiet zur Unterstützung eines anpassungsfähigen Wassermanagements im Hinblick auf mögliche zukünftige Änderungen der Umweltbedingungen. Die kumulative Dissertation basiert auf fünf wissenschaftlichen Artikeln, die in internationalen Zeitschriften veröffentlicht wurden.
Im Zuge der Arbeit wurden verschiedene Modellanpassungen in SWIM vorgenommen, wie etwa ein einfacher Ansatz zur Verbesserung der Simulation der Wasser- und Nährstoffverhältnisse in Feuchtgebieten, ein um Ammonium erweiterter Stickstoffkreislauf im Boden, sowie ein Flussprozessmodul, das Umwandlungsprozesse, Sauerstoffverhältnisse und Algenwachstum im Fließgewässer simuliert, hauptsächlich angetrieben von Temperatur und Licht. Auch wenn dieser neue Modellansatz ein sehr komplexes Modell mit einer Vielzahl an neuen Kalibrierungsparametern und steigender Unsicherheit erzeugte, konnten gute Ergebnisse in den Teileinzugsgebieten und dem gesamten Gebiet der Elbe erzielt werden, so dass das Modell zur Abschätzung möglicher Folgen von Klimavariabilitäten und veränderten anthropogenen Einflüssen für die Gewässergüte genutzt werden konnte. 
Das neue Fließgewässermodul ist ein wichtiger Beitrag zur Verbesserung der Nährstoffmodellierung in SWIM, vor allem für Stoffe, die hauptsächlich aus Punktquellen in die Gewässer gelangen (wie z.B. Phosphat). Der neue Modellansatz verbessert zudem die Anwendbarkeit von SWIM für Fragestellungen im Zusammenhang mit der WRRL, bei der biologische Qualitätskomponenten (wie etwa Phytoplankton) eine zentrale Rolle spielen. Die dargestellten Ergebnisse der Wirkungsstudien können bei Entscheidungsträgern und anderen Akteuren das Verständnis für zukünftige Herausforderungen im Gewässermanagement erhöhen und dazu beitragen, ein angepasstes Management für das Elbeeinzugsgebiet zu entwickeln.
N2  - In a changing world facing several direct or indirect anthropogenic challenges the freshwater resources are endangered in quantity and quality. An excessive supply of nutrients, for example, can cause disproportional phytoplankton development and oxygen deficits in large rivers, leading to failure of the aims requested by the Water Framework Directive (WFD). Such problems can be observed in many European river catchments including the Elbe basin, and effective measures for improving water quality status are highly appreciated.
In water resources management and protection, modelling tools can help to understand the dominant nutrient processes and to identify the main sources of nutrient pollution in a watershed. They can be effective instruments for impact assessments investigating the effects of changing climate or socio-economic conditions on the status of surface water bodies, and for testing the usefulness of possible protection measures. Due to the high number of interrelated processes, ecohydrological model approaches containing water quality components are more complex than the pure hydrological ones, and their setup and calibration require more efforts. Such models, including the Soil and Water Integrated Model (SWIM), still need some further development and improvement.
Therefore, this cumulative dissertation focuses on two main objectives: 1) the approach-related objectives aiming in the SWIM model improvement and further development regarding nutrient (nitrogen and phosphorus) process description, and 2) the application-related objectives in meso- to large-scale Elbe river basins to support adaptive river basin management in view of possible future changes. The dissertation is based on five scientific papers published in international journals and dealing with these research questions.
Several adaptations were implemented in the model code to improve the representation of nutrient processes including a simple wetland approach, an extended by ammonium nitrogen cycle in the soils, as well as a detailed in-stream module, simulating algal growth, nutrient transformation processes and oxygen conditions in the river reaches, mainly driven by water temperature and light. Although this new approaches created a highly complex ecohydrological model with a large number of additional calibration parameters and rising uncertainty, the calibration and validation of the SWIM model enhanced by the new approaches in selected subcatchment and the entire Elbe river basin delivered satisfactory to good model results in terms of criteria of fit. Thus, the calibrated and validated model provided a sound base for the assessment of possible future changes and impacts in climate, land use and management in the Elbe river (sub)basin(s).
The new enhanced modelling approach improved the applicability of the SWIM model for the WFD related research questions, where the ability to consider biological water quality components (such as phytoplankton) is important. It additionally enhanced its ability to simulate the behaviour of nutrients coming mainly from point sources (e.g. phosphate phosphorus). Scenario results can be used by decision makers and stakeholders to find and understand future challenges and possible adaptation measures in the Elbe river basin.
KW  - Elbe
KW  - SWIM
KW  - Wassergütemodellierung
KW  - water quality modelling
KW  - Nährstoffe
KW  - nutrients
KW  - Nährstoffretention
KW  - nutrient retention
KW  - Flussprozesse
KW  - in-stream processes
KW  - climate change
KW  - land use change
KW  - Klimaänderung
KW  - Landnutzungsänderung
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-422957
ER  - 
TY  - THES
A1  - Witt, Tanja Ivonne
T1  - Camera Monitoring at volcanoes
T1  - Kameramonitoring an Vulkanen
BT  - Identification and characterization of lava fountain activity and near-vent processes and their relevance for early warning systems
BT  - Identifikation und Charakterizierung der Aktivität von Lavafontänen und Near-Vent Prozesse und deren Relevanz für Frühwarnsysteme
N2  - Basaltic fissure eruptions, such as on Hawai'i or on Iceland, are thought to be driven by the lateral propagation of feeder dikes and graben subsidence. Associated solid earth processes, such as deformation and structural development, are well studied by means of geophysical and geodetic technologies. The eruptions themselves, lava fountaining and venting dynamics, in turn, have been much less investigated due to hazardous access, local dimension, fast processes, and resulting poor data availability.

This thesis provides a detailed quantitative understanding of the shape and dynamics of lava fountains and the morphological changes at their respective eruption sites. For this purpose, I apply image processing techniques, including drones and fixed installed cameras, to the sequence of frames of video records from two well-known fissure eruptions in Hawai'i and Iceland. This way I extract the dimensions of multiple lava fountains, visible in all frames. By putting these results together and considering the acquisition times of the frames I quantify the variations in height, width and eruption velocity of the lava fountains. Then I analyse these time-series in both time and frequency domains and investigate the similarities and correlations between adjacent lava fountains. Following this procedure, I am able to link the dynamics of the individual lava fountains to physical parameters of the magma transport in the feeder dyke of the fountains.

The first case study in this thesis focuses on the March 2011 Pu'u'O'o eruption, Hawai'i, where a continuous pulsating behaviour at all eight lava fountains has been observed. The lava fountains, even those from different parts of the fissure that are closely connected, show a similar frequency content and eruption behaviour. The regular pattern in the heights of lava fountain suggests a controlling process within the magma feeder system like a hydraulic connection in the underlying dyke, affecting or even controlling the pulsating behaviour.

The second case study addresses the 2014-2015 Holuhraun fissure eruption, Iceland. In this case, the feeder dyke is highlighted by the surface expressions of graben-like structures and fault systems. At the eruption site, the activity decreases from a continuous line of fire of ~60 vents to a limited number of lava fountains. This can be explained by preferred upwards magma movements through vertical structures of the pre-eruptive morphology. Seismic tremors during the eruption reveal vent opening at the surface and/or pressure changes in the feeder dyke. The evolving topography of the cinder cones during the eruption interacts with the lava fountain behaviour. Local variations in the lava fountain height and width are controlled by the conduit diameter, the depth of the lava pond and the shape of the crater. Modelling of the fountain heights shows that long-term eruption behaviour is controlled mainly by pressure changes in the feeder dyke.

This research consists of six chapters with four papers, including two first author and two co-author papers. It establishes a new method to analyse lava fountain dynamics by video monitoring. The comparison with the seismicity, geomorphologic and structural expressions of fissure eruptions shows a complex relationship between focussed flow through dykes, the morphology of the cinder cones, and the lava fountain dynamics at the vents of a fissure eruption.
N2  - Basaltische Spalteneruptionen, wie auf Hawaii oder Island, werden vermutlich durch die laterale Ausbreitung von Förderdikes und damit verbundener Grabenbildung verursacht. Prozesse der festen Erde sind mittels geophysikalischer und geodätischer Technologien gut erforscht. Die Ausbrüche selbst, d.h. die Lavafontä}nen und die Ventdynamik wiederum wurden aufgrund des gefährlichen Zugangs, der lokalen Dimension, der schnellen Prozesse und der daraus resultierenden schlechten Datenverfügbarkeit kaum untersucht.

Diese Arbeit liefert ein detailliertes quantitatives Verständnis über Form und Dynamik von Lavafontänen und der morphologischen Veränderungen an ihren jeweiligen Eruptionsstellen. Mittels Bildverarbeitungstechniken, einschließlich Dronen und festen Kameras, wurden von mir die Videoframes von zwei bekannten Spaltausbrüchen auf Hawaii und Island ausgewertet. Auf diese Weise extrahiere ich die Dimensionen mehrerer Lavafontänen, die in allen Frames sichtbar sind. Durch die Zusammenstellung dieser Ergebnisse und unter Berücksichtigung der Erfassungszeiten quantifiziere ich die Schwankungen in Höhe, Breite und Eruptionsgeschwindigkeit. Dann analysiere ich diese Zeitreihen im Zeit- und Frequenzbereich und untersuche die Ähnlichkeiten und Zusammenhänge zwischen benachbarten Lavafontänen. Anschließend verknüpfte ich die Dynamik der einzelnen Lavafontänen mit den physikalischen Parametern des Magmatransports im Förderdike.

Die erste Fallstudie dieser Arbeit konzentriert sich auf die Pu'u'O'o Ausbruch, Hawaii im März 2011, bei der ein kontinuierliches pulsierendes Verhalten an allen Lavafontänen beobachtet werden konnte. Lavafontänen verschiedener Teilsegmenten der Spalte sind eng miteinander verbunden, sie weisen Ähnlichkeiten im Frequenzgehalt und Ausbruchsverhalten auf. Das regelmäßige Muster in den Lavafontänenhöhen deutet auf eine hydraulische Verbindung im darunter liegenden Dike als steuernden Prozess innerhalb
des Magma-Fördersystems hin.

Die zweite Fallstudie befasst sich mit dem Holuhraun-Ausbruch 2014/2015. In diesem Fall wird der horizontale Förderdike durch grabenartige Strukturen und Bruchsysteme an der Oberfläche hervorgehoben. An der Ausbruchsstelle nimmt die Aktivität von einer kontinuierlichen Feuerlinie auf einzelne Lavafontänen ab. Dies lässt sich durch eine bevorzugte Aufwärtsbewegung des Magmas durch vertikale Strukturen der prä-eruptiven Morphologie erklären. Seismische Erschütterungen während des Ausbruchs zeigen Ventöffnungen an der Oberfläche und/oder Druckveränderungen im Förderdike. Die sich während des Ausbruchs entwickelnde Topographie der Schlackenkegel interagiert mit dem Verhalten der Lavafontänen. Lokale Schwankungen in Höhe und Breite der Lavafontäne werden jedoch durch den Schlotdurchmesser, die Tiefe des Lavaponds und die Form des Kraters gesteuert. Die Modellierung der Fontänenhöhe zeigt, dass das langfristige Ausbruchsverhalten vor allem durch Druckänderungen im Förderdike gesteuert wird. 

Diese Forschungsarbeit besteht aus sechs Kapiteln mit je zwei Papern als Erst- bzw. Co-Autor. Es etabliert eine neue Methode zur Analyse der Dynamik von Lavafontänen durch Videoüberwachung. Der Vergleich mit der Seismizität, den geomorphologischen und strukturellen Ausprägungen von Spalteneruptionen zeigt einen komplexen Zusammenhang zwischen der Dikeströmung, der Vulkanmorphologie und der Dynamik der Lavafontänen an einer Spalteneruption.
KW  - volcanology
KW  - Spalteneruption
KW  - fissure eruption
KW  - Vulkanologie
KW  - lava fountains
KW  - video analysis
KW  - basaltic volcanoes
KW  - Lavafontänen
KW  - Videoanalyse
KW  - Basalt-Vulkane
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-421073
ER  -