image
image
image
1
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Klimawandel und Wassererosion
Planung von Schutzmaßnahmen mittels RADOLAN-Daten
und hochauflösender Geländemodelle

image
2
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Potenzielle Wasserosions-
gefährdung in Sachsen
ca. 60 % der Ackerfläche
hohe potenzielle Erosionsgefährdung

image
image
3
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Hohe potenzielle Wasser-
erosionsgefährdung
Steigender Handlungsbedarf zur Vorsorge
gegen Wassererosion
Zunahme
Starkregenereignisse

image
image
4
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Folgen von Starkregenereignissen
Onsite-Schäden
Unproduktiver Wasserverlust
durch Oberflächenabfluss

image
image
image
5
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Offsite-Schäden
Foto: Dr. Strobel

image
image
6
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Ertragsfähigkeitsverlust infolge
Bodenabtrag durch Wassererosion
(Methau, Sächsisches Lösshügelland)
Kuppe
Hangfuß
Löss
20 cm
Löss
200 cm
Ertragsunterschiede bis 80 %
zwischen Kuppe und Hangfuß

image
7
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt

image
image
8
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Dauerhaft pfluglose (nichtwendende) Bodenbearbeitung
und Direktsaat
Wirksamste Maßnahmen eines
nachhaltigen und vorsorgenden Erosionsschutzes

image
image
image
9
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Art der Bearbeitung bestimmt Erosions- und Infiltrationsausmaß
wendend
nichtwendend
Direktsaat
Eingriffsintensität und Bearbeitungstiefe
Bedeckung mit Pflanzenresten
hoch
hoch
gering
gering
gering
hoch
Wasserinfiltration
Wassererosion

image
image
image
10
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Ergänzende Erosionsschutz-
maßnahmen (Auswahl)
Foto: LfULG
Foto: LfULG
Foto: Voß et al. 2010
Schlagteilung
Umwandlung von Acker in Grünland
Anlage von Grünstreifen und
Tiefenlinienbegrünung
Anlage von Verwallungen, Mulden, Becken

image
image
11
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Überfahrbare Verwallungen Pröda
Foto: LfULG
= Kombination acker-/ pflanzenbaulicher Maßnahmen mit
ergänzender Maßnahme
Fläche kann weiter bewirtschaftet werden!

13
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Erfassung und Bewertung von
Erosionsereignissen
Planung von
Schutzmaßnahmen
Rasterbasiertes, physikalisch begründetes Modell
Simulation von Bodenabtrag, Deposition und
Sedimenteintrag
Erstellung von Erosionssimulationskarten
Gut validiert und dokumentiert
Erfolgreiche Anwendung in zahlreichen Einzugsgebieten
in Sachsen

image
image
14
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Sachsenweite Simulationen
mit EROSION 3D
Schaffung eines landesweiten Geo-Basisdatensatzes
(20m-Raster)
Identifikation von wassererosionsgefährdeten Ackerflächen
bzw. von Feststoffeintragspfaden in Gewässer
Grundlage für die Erarbeitung und Umsetzung zielgerichteter
Erosionsschutzmaßnahmen

image
image
image
image
image
image
15
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Simulation verschiedener
Erosionsschutzmaßnahmen auf einer
Ackerfläche mit EROSION 3D

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
16
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Direktsaat
Konventionell
Konventionell mit
begrünter Tiefenlinie
Konventionell mit
Verwallungen
Konservierend
Konservierend mit
begrünter Tiefenlinie
Konservierend mit
Verwallungen
Direktsaat/Strip Till mit
begrünter Tiefenlinie
Direktsaat/ StripTill mit
Verwallungen
Direktsaat/ Strip Till
: Gebietsauslass

image
image
image
17
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
15 %
Bearbeitungsszenarien
ohne Verwallungen
Bearbeitungsszenarien
mit Verwallungen
Ergebnisse der Erosions- und Abflusssimulationsrechnungen
Eintrag in den Vorfluter bei 10-jährlichem Niederschlagsereignis (32 mm/h)

image
image
19
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Eingangsparameter
EROSION 3D
Bodendaten
Reliefdaten
Niederschlagsdaten
Grundlage für wirksame Schutzplanungen:
Räumlich und zeitlich hochaufgelöste Daten
(v. a. Niederschlags-, Geländedaten sowie
aktuelle großmaßstäbige Orthophotos)
Nutzung von RADOLAN-Daten
(DWD stellt seit 2011 RW-Produkt bereit +
tägliche Kurzinfo über Ereignisse > 10 mm/h
am Vortag)
Befliegung mit kamerabestückten Drohnen
= günstige und zeitsparende Generierung von
großmaßstäbigen Luftbildern / Orthophotos +
hochauflösenden digitalen Geländemodellen
Foto: A. Kaiser
Quelle: DWD

image
20
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Foto: F. Franzke

image
21
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Digitales Geländemodell eines
2014 mit einem Quadrocopter
beflogenen Erosionsgrabens
am Großräschener See (in
Flutung befindlicher Tagebau-
restsee) und dessen im GIS
berechnete Volumen
(Kunth et al. 2015)
Nutzung drohnengestützter
Produkte
Wichtiger methodischer Baustein der Bodenerosionsforschung
Bessere Kartierung und Analyse von Erosionsereignissen
Validierung des Modells EROSION 3D

image
22
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Der in EROSION 3D
modellierte Bodenabtrag
des Erosionsgrabens für
ein Referenzjahr
(Kunth et al. 2015)

23
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Promotionsvorhaben der AG
Boden- und Gewässerschutz
der TU Bergakademie Freiberg
Nach Starkniederschlagsereignissen anhand aktueller RADOLAN-Daten
Auswahl von potenziellen Erosionsflächen und umgehende Befliegung
Erstellung von hochaufgelösten Digitalen Geländemodellen und Orthophotos
für die Kartierung des Erosionsereignisses
EROSION 3D-Modellierung (Nutzung der RADOLAN-Daten)
Vergleich der Ergebnisse aus Befliegung und Modellierung
Prüfung, ob die sachsenweit vorliegenden Erosionskarten mit Hilfe von
RADVOR-OP (radargestützte Niederschlagsvorhersage) so kombiniert
werden können, dass zukünftig eine Frühwarnung vor Erosionsereignissen
möglich wird (Frühwarnsystem).

24
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Zusammenfassung
In Sachsen besteht ein steigender Handlungsbedarf zur Vorsorge
gegen Wassererosion (hohe potenzielle Erosionsgefährdung und
Zunahme von Starkregenereignisse).
Wirksamste Maßnahme eines nachhaltigen und vorsorgenden
Erosionsschutzes sind die dauerhaft pfluglose Bodenbearbeitung und
die Direktsaat. Sie müssen optimiert und umfassender eingesetzt
werden.
Zusätzlich sind ergänzende Maßnahmen wie z. B. Schlagteilung,
Anlage von Grünstreifen oder Verwallungen umzusetzen.
Die detaillierte Erfassung von Erosionsschäden und die konkrete
Schutzmaßnahmenplanung kann mit dem Modell EROSION 3D
erfolgen.
Hierfür werden hochaufgelöste Eingangsdaten benötigt. Diese
können durch die Nutzung von RADOLAN-Daten und von
drohnengestützten Produkten gewonnen werden.
Die AG Boden- und Gewässerschutz der TU Bergakademie Freiberg
entwickelt gemeinsam mit dem DWD, dem LfULG und dem ZALF ein
Frühwarnsystem vor Erosionen.

image
25
| 12. Mai 2016 |
Ellen Müller, Dr. Walter Schmidt
Vielen Dank an die Leipziger Agrarmeteorologen
und die AG Boden- und Gewässerschutz der
TU Bergakademie Freiberg!