Aktuelle Forschungsprojekte

Die Trockengebiete der Erde waren und sind besonders anfällig für klimatische Änderungen. Gleichzeitig sind sie der Lebensraum für mehr als 2 Milliarden Menschen. Aufgrund der Größe der Räume, der in weiten Teilen schlechten infrastrukturellen Ausstattung und den häufig widrigen Umweltbedingungen weist der Forschungsstand zu den Raten der Landschaftsveränderungen noch große Lücken auf. Schon seit mehreren Jahrzehnten werden Fernerkundungsdaten intensiv zum Monitoring von Trockenräumen eingesetzt. Aber gerade in Bezug auf geomorphologischen Prozesse und Prozessraten stoßen optische Fernerkundungsmethoden häufig an ihre Grenzen. Im Rahmen dieses Projektes wird daher die Eignung von Radardaten zur Charakterisierung von Oberflächen untersucht.

Das Verständnis der dreidimensionalen Eigenschaften von Objekten ist ein wesentlicher Bestandteil der Lehre in der Geomorphologie. Dieses lässt sich am besten bei Exkursionen im Gelände erreichen. Es gibt allerdings zahlreiche Gründe, warum eine Lehrveranstaltung im Gelände nicht möglich ist, entweder für eine Gruppe von Lernenden oder auch nur für einzelne. Statische oder interaktive 3D-Modelle von geomorphologischen Formen sind eine hervorragen­de Möglichkeit, das Verständnis der Lernenden substanziell, z. B. in einer Blended-Learning-Umgebung, zu verbessern. Die Erstellung von 3D-Modellen einzelner geomorphologischer Formen war jedoch bisher sehr zeitaufwändig. Seit 2020 sind in einigen neuen Smartphones LiDAR-Sensoren eingebaut. Diese Systeme ermöglichen eine einfache und kostengünstige Erfassung von geomorphologischen Formen und Objekten in drei Dimensionen. Sie eignen sich für die Erfassung von Objekten im Bereich von mehreren Dezimetern bis Metern. Insgesamt bieten diese Systeme ein großes Potential, da sie in der Lehre an Schulen und Universitäten das Verständnis der dreidimensionalen Struktur geomorphologischer Formen und Objekte unterstützen und somit den Lernerfolg bei Schülern und Studierenden erhöhen. Darüber hinaus bieten 3D-Modelle die Geomorphologie neue Möglichkeiten für Lernende, welche nicht in der Lage sind an Geländeexkursionen teilzunehmen. Gleichzeitig bieten sich in der Forschung neue Möglichkeiten für wissenschaftliche Untersuchungen, z.B. durch die kontinuierliche Beobachtung von geomorphologischen Veränderungen im Rahmen von Citizen Science Projekten.

Das Projekt ist Teil der Förderinitiative „WUEDIVE – Digitale Innovation in der Lehre“ des Zentrums für wissenschaftliche Bildung und Lehre (ZBL) und wird sich mit den Möglichkeiten befassen Landschaftsentwicklungsprozesse, die oft viel zu langsam für die menschliche Wahrnehmung stattfinden (z.B. Bildung von Flussterrassen, Trockenfallen von Sumpflandschaften), mit Techniken der erweiterten Realität (VR und AR) im Zeitraffer und visuell ansprechend erlebbar zu machen.

Mit der Sandbox werden verschiedenen geomorphologische Prozesse praktisch simuliert in kleinem Maßstab simuliert. Ein Schwerpunkt der Simulationen liegt hierbei auf fluvial-geomorphologischen Prozesse. So können z.B. die Ursachen und Folgen von Hochwasserereignissen anschaulich dargestellte werden.

Hochgenaue Laserscans ermöglichen die Erstellung von 3-D Modellen. Multi-temporale Zeitscheiben der geomorphologischen Formen werden zur Berechnung von Sedimentbilanzen genutzt. Über die digitalen Modelle können genau Bestimmungen der lokalen Erosions- und Akkumulationsereignisse durchgeführt werden.

Aufgrund der direkten Kopplung von Schwemmfächern (SF) mit dem Quellgebiet stellen sie wesentliche Ablagerungskörper dar und archivieren die Reaktionen der Sedimenttransportsysteme auf paläoklimatische Schwankungen, tektonische Aktivitäten und Veränderungen der Erosionsbasis in ihrer Architektur und Stratigraphie. Die Auswirkungen der autogenen Faktoren, die die interne Dynamik der SF bestimmen, machen es jedoch schwierig, diese allogenen Umweltfaktoren zu entschlüsseln. SF sind in der Atacama-Wüste von den ariden Rändern bis zum hyperariden Kern weit verbreitet und bieten daher ein großes Potenzial für die Verknüpfung und den Vergleich dieser morphodynamischen Systeme mit anderen regionalen Paläoumweltarchiven – von denen viele im Rahmen des DFG-geförderten Sonderforschungsbereichs  1211 untersucht wurden bzw. weiter untersucht werden.