Erkennung möglicher Sumpfgebiete fördert Wasserqualität
Das im Rahmen von Horizont 2020 EU-finanzierte Projekt OPTWET hat eine schnelle Methode entwickelt, um geeignete Flächen für die Schaffung von Sumpfgebieten zu finden. Die Technik bestimmt gleichzeitig wie effektiv ein Sumpfgebiet Nährstoffe entfernt und wie Landflächen in landwirtschaftlichen Wasserreservoirs am besten eingesetzt werden müssen, um den Stickstoff- und Phosphorgehalt zu senken. Ob ein Stück Land geeignet ist, um darauf ein Sumpfgebiet wiederherzustellen oder neu zu schaffen, hängt von vielen Faktoren ab, wie der Geologie des Untergrunds, den Böden, Topografie, Hydrologie, Entwässerung oder Eigentumsverhältnissen. „Um die Böden und die Hydrologie eines Landstücks aufzuzeichnen und zu charakterisieren, müssen oft umfassende, teure und zeitaufwändige Bodenuntersuchungen durchgeführt werden, weshalb das immer nur auf kleine Gebiete beschränkt bleibt“, sagt Forscherin Dr. Evelyn Uuemaa. „Eine Lösung wäre die Nutzung der Topografie, also einer Untersuchung der Form und Eigenschaften einer Landschaft, die die Muster der Wasserbewegung stark beeinflusst“, fügt sie hinzu. Die Forscher nutzten daher Open-Source-Orthophotos und LiDAR-Daten, die in Neuseeland frei zugänglich sind, um eine schnelle und wirksame Methode zur Bestimmung geeigneter neuer Sumpfflächen zu entwickeln. Orthophotos sind geometrisch korrigierte Luftaufnahmen, sodass der Maßstab einheitlich ist und präzise Abstandsmessungen zulässt. LiDAR arbeitet per Fernerkundung und bietet detaillierte topografische Informationen, indem es das Objekt mit gepulster Laserstrahlung beleuchtet und die reflektierten Impulse mit einem Sensor misst. Einsatz von Modellen Mit einer einfachen Modellierung der Tauglichkeit, bei der die möglichen Flächen auf Basis gegebener Kriterien gegeneinander abgewogen werden, konnte die räumliche Verteilung der für die Schaffung oder Wiederherstellung von Sumpfgebieten am besten geeigneten Flächen bestimmt werden. „Für die Modellierung der Tauglichkeit haben wir mehrere Ableitungen des digitalen Höhenmodells errechnet – Gefälle, topografischer Feuchteindex, Abflussakkumulation und Stromgröße – und sie zur Bestimmung der Tauglichkeit als Sumpfgebiet genutzt“, erklärt Dr. Uuemaa. Da eine Überflutung von Infrastruktur wie Straßen oder Bauernhöfen in dem geeigneten Gebiet zu vermeiden ist, benötigten die Forscher infrastrukturelle Daten des untersuchten Gebiets. „Für eine detailgenauere Analyse der Infrastruktur und die Bestimmung der räumlichen Verteilung der für die Schaffung oder Wiederherstellung von Sumpfgebieten am besten geeigneten Flächen haben wir Orthophotos mit einer Pixelgröße von 30 cm verwendet“, so Dr. Uuemaa. Ein weiteres Schlüsselergebnis war ein einfaches dynamisches Modell, mit dem geschätzt wird, wie effektiv die Nährstoffe aus dem Sumpfgebiet entfernt werden, und das dann auf natürliche Sumpfgebiete angewendet wurde. „Das Modell hat gezeigt, dass kleine Sumpfgebiete mit Sickerwasser am Oberlauf von Flüssen sehr effektiv bei der Entfernung von Stickstoffbelastungen sein können“, meint Dr. Uuemaa. „Es ist auch auf andere Sumpfgebiete anwendbar und wird gerade in Frankreich in die Praxis umgesetzt“, fügt sie hinzu. Ergebnisse als Karte Die Untersuchung trägt zu einem größeren Bewusstsein für die Funktionen und den Wert kleiner ländlicher Sickerwassergebiete bei, die sich an den Oberläufen von Wasserreservoirs befinden und nicht nur für die Entfernung von Nährstoffen von Bedeutung sind, sondern auch für die biologische Vielfalt. Ihre Effizienz in der Nährstoffentfernung pro Landeinheit ist so hoch, dass Landwirte vielleicht eher gewillt sind, diese natürlichen Sumpfgebiete nicht trocken zu legen und stattdessen einzuzäunen, damit das Vieh nicht eindringen und das Ökosystem schädigen kann. OPTWET hat gezeigt, dass auf Grundlage einer Gebietsanalyse mit hochauflösenden topografischen Daten Tauglichkeitskarten für Sumpfgebiete erstellt werden können. Entscheidungsträger und Planer in der Bewirtschaftung von Wassereinzugsgebieten können diese problemlos einsetzen. „Mit dieser schnellen Technik lassen sich potenzielle Flächen zur Wiederherstellung oder Schaffung von Sumpfgebieten zu angemessenen Kosten bestimmen. Mit Hilfe der entstehenden Karte können die Verwalter die Schaffung oder Wiederherstellung von Sumpfgebieten planen, ohne auf die Sammlung von Felddaten warten zu müssen“, fasst Dr. Uuemaa zusammen.
Schlüsselbegriffe
OPTWET, Sumpfgebiete, Nährstoff, Wasserqualität, Reservoir, Orthophotos, LiDAR