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Ansätze zur Optimierung der Land - und Wassernutzung in ökologisch stark geschädigten Landschaften am Beispiel der Aralsee - Region auf der Grundlage von.

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Präsentation zum Thema: "Ansätze zur Optimierung der Land - und Wassernutzung in ökologisch stark geschädigten Landschaften am Beispiel der Aralsee - Region auf der Grundlage von."—  Präsentation transkript:

1 Ansätze zur Optimierung der Land - und Wassernutzung in ökologisch stark geschädigten Landschaften am Beispiel der Aralsee - Region auf der Grundlage von GIS Referent: Claudius Laumen Seminar zur Geoinformation WS 2000/2001 Datum:

2 Politische Übersicht Der Aralsee: - liegt in Kasachstan und Usbekistan; km östlich vom Kaspischen Meer; Maßstab 1:

3 Physische Übersicht Tiefland von Turan; Zuflüsse: Amu-Darja und Syr-Darja; Wüsten: Karakum, Kysylkum; Bewässerungskanal Kara-Kum (1.300 km); Amu-Darja-Delta; Maßstab: 1:

4 Problem: Aralseeschrumpfung - Verlandung des Aralsees seit 1960 Ausmaß der Verlandung: war der Aralsee der viertgrößte See der Welt; - durch eine überhöhte Wasserentnahme aus seinen Zuflüssen reduzierte sich der See auf 40% seiner ehemaligen Fläche, bei weniger als 20% seines ursprünglichen Volumens; Orange: 3.900km²

5 Ursachen der Aralseeschrumpfung Anstieg des Bewässerungsfeldbaus von 3 Mio. ha auf über 8 Mio. ha in der Aralsee- Region im Zeitraum von 1960 bis 1989; Bau des 1300 km langen Kara-Kum- Bewässerungskanals durch Turkmenistan im Jahr 1956 (zusätzliche Wasserableitung aus dem Amu-Darja); Hohe Wasserverluste durch die veralteten Bewässerungskanäle (Infiltration, Evaporation); Hoher Wasserbedarf durch mehrmaliges jährliches Auswaschen der versalzten Böden;

6 Folgen der Verlandung des Aralsees (Amu-Darja-Delta) Verringerung der Fläche der natürlichen Seen und Feuchtigkeit im nördlichen Teil des Amu-Darja-Deltas um mehr als 85%; Absinkender Grundwasserspiegel (3-8m) im nördlichen Teil des Deltas als Folge der Seespiegelabsenkungen des Aralsees; Zunahme der Intensität der Staub -und Salzstürme bedingt durch Deflation von den ehemaligen Seebodenflächen; Neue Krankheitsbilder in der Bevölkerung (10% Säuglingssterblichkeit, Typhus, Cholera); Reduktion des Fischfangs im Aralsee von t/a (1960) auf 0 t/a (1992); Rückgang der Produktivität in den Bewässerungsgebieten durch steigende Bodenversalzung;

7 Lösungsansätze mit fernerkundungsgestützten GIS Wissenschafftliche Zielsetzung: - Entwicklung eines Modells für das Amu-Darja-Delta, welches eine optimale Verteilung der wichtigsten Kulturen Baumwolle und Reis hinsichtlich wasserwirtschaftlicher und landwirtschaftlicher Rahmen- bedingungen ermöglicht; - Wassereinsparungsmöglichkeiten im Agrarsektor des Amu-Darja Deltas durch eine partielle Substitution der Nutzpflanzen Baumwolle und Reis mit alternativen Kulturen (z.B. Soja); - Die Ergebnisse sollen eine Diskussionsgrundlage für die politischen Entscheidungsträger und Planer vor Ort bieten.

8 Optimierung der Landnutzung im Amu-Darja-Delta Landnutzungs- klassifikation Klimadaten Landnutzungs- karte Berechnung des aktuellen Wasserbedarfs Modellierung der optimalen Nutzpflanzenverteilung Kanalsystem / Bodenqualität Vegetationszyklen Modelierung des landwirtschaftlichen Wasserbedarfs FE-Daten GEO-Daten Standortverträg- lichkeit

9 Landnutzungsklassifikation Datengrundlage: Resurs-01 MSU-SK-Daten: (Auflösung: 170m x 170m ; flächendeckend); Ableitung der verschiedenen Landnutzungen (Fläche und Verteilung) aus spektralen Informationen; Mischpixel-Problems: Spektrales Mischsignal verschiedener Landnutzungsobjekte; Vorteil von Satellitendaten: Abdeckung, hohe Aktualität;

10 Landnutzungskarte Problem: Klassifikation von Reis

11 Ableitung phänologischer Parameter Aus NOAA-AVHRR-Daten erhält man eine mehrfach zeitliche Abdeckung des Untersuchungsgebietes für jeden Monat; Auswertung durch die Berechnung von NDVI-Produkten; (Normalized Difference Vegetation Index) NDVI als Maß für die photosynthetische Aktivität der Pflanzen; Ergebnis: - Begrenzung des Deltas; - Definition von Ausschluß- flächen;

12 Ableitung phänologischer Parameter Darstellung von NDVI-Diagrammen ermöglicht pflanzenspezifische Wachstumsprofile; Ergebnis: Verbesserung der Reis-Klassifikationsgenauigkeit von Resurs-01 MSK-SK-Daten um 10%; Differenzierung der einzelnen Landnutzungsklassen;

13 Bewertung des Deltas nach GEO-Faktoren - Kosten als Funktion der Distanz vom Wasserlieferanten und der Länge des Transportweges zu den Feldern; - Wasserverluste, infolge veralterter Bewässerungssysteme als Kosten- faktor; - Höhere Gewichtung der Nebenbewässerungskanäle; Bewertung des Bodens: Bodentextur und Salzgehalt der Böden; - Ermittlung der relativen Bewässerungskosten aus den Transportwegen (Kanäle) vom Amu-Darja zu den umliegenden Bewässerungsfeldern; Bewertung des Bewässerungssystems:

14 Wasserwirtschaftliche Bewertung Ergebnis der Kostenanalyse:

15 Modellierung der Nutzpflanzenverteilung Zuordnung von Eignungsklassen: - Funktionelle Abhängigkeiten von Geofaktoren auf Wachstum und Ertrag der Nutzpflanzen (Bodentextur, Salzgehalt, Grundwasserstand); Gewichtung der Geofaktoren gemäß ihres Anteils am Gesamteinfluß: - Bewertung der Faktoren hinsichtlich ihres Einflusses auf die Standort- bedingungen für eine bestimmte Nutzungsart; - geeignete Anbaufläche liegt im Optimumbereich aller Geofaktoren; Multi-Criteria-Evaluation (MCE); Intergration der Ausschlußflächen

16 Modellierung der Nutzpflanzenverteilung Eignungspotential BaumwolleEignungspotential Reis

17 Modellierung der Nutzpflanzenverteilung Anteil der Baumwoll -und Reisanbauflächen an den Eignungsklassen

18 Wassereinsparungsmöglichkeiten Modernisierung der Bewässerungsstruktur; - Berücksichtigung der Infiltrationsverluste: 10 km 3 /a; Einführung von Water-Pricing-Modellen; Reduktion der Wasserverluste aus dem Drainagesystem; - 15 km 3 Wüste; Substitution von Baumwolle und Reis durch Soja; - 15% Reduzierung der unproduktiven Flächen km 3 ;

19 Schlußbemerkung Wassereinsparung von 20 km 3 Seefläche: km² ; Seespiegelhöhe: 33 m ü.M. Experimenteller Anbau von Soja auf selektiven Anbauflächen; GIS ermöglicht eine schnelle Visualisierung raumbezogener Informationen, was bisher nur in zeitaufwendigen analogen Verfahren möglich war; Erweiterung von GIS;

20 Ein usbekisches Sprichwort lautet:...und bedeutet: Wo das Wasser endet, endet auch die Welt

21 Datengrundlage und Materialsammlung als zentrales Problem - z.B. thematische Karten, Statistiken Diese werden über eine Digitalisierung in das System eingegeben; Probleme: - Verfügbarkeit; - unterschiedliche Maßstäbe; - Abdeckungsgrad; - schlechte Qualität des vorhandenen Kartenmaterials; - hohe Datenunsicherheit; Art der Information: - Hydrologie (Bewässerungsnetz); - Infrastruktur; - Boden (Salzgehalt); Konventionelle Daten:

22 Datengrundlage und Materialsammlung als zentrales Problem Fernerkundungsdaten: - republik-übergreifende Abdeckung; - hohe Aktualität; - multitemporaler Aspekt (Desertifikationsdynamik); Für eine umfassende Beschreibung des Problems ist eine Kombination von konventionellen Daten mit aktuellen Fernerkundungsdaten erforderlich. - flächendeckende Erfassung (z.B. Landnutzung)


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