Neue Forschung wirft Licht auf Flussdynamik und Absperrregime

Wie werden Flüsse charakterisiert? Traditionelle Methoden basieren auf Pflanzenformen und sedimentologischen Techniken und konzentrieren sich auf Ablagerungen. Riccardo Maitan, Doktorand an der Universität Padua, entwickelt einen neuartigen Ansatz auf Grundlage des hydrologischen Verhaltens von Flüssen, wobei er die Morphodynamik betont. Seine Arbeit zielt darauf ab, die Signatur der Spitzenabflussvariabilität – ein wichtiges hydrologisches Maß – in mäandernden Flüssen zu identifizieren. Diese Forschung umfasst über 15 Jahre USGS-Daten und Zeitreihen von Google Earth-Bildern.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in GeologieMaitan analysiert im Laufe der Zeit eine Reihe von 22 Flüssen weltweit mit einer Gesamtlänge von 5.500 km. Diese Forschung ist Teil eines größeren Projekts, das sich auf Geowissenschaften für nachhaltige Entwicklung konzentriert.

Die Krümmungsabtrennung spielt eine grundlegende Rolle bei der Formgebung von Flüssen auf einer Schwemmebene. Sie puffert die Flusswindungen, moduliert die seitliche Migration und beeinflusst die umgebende Stratigraphie. Die meisten Flüsse weisen eine von zwei unterschiedlichen Arten von Abtrennungen auf: Halsabtrennungen und Rinnenabtrennungen. Halsabtrennungen treten auf, wenn die schmale Landbrücke, die zwei benachbarte Biegungen trennt, durchbrochen wird, eine natürliche Entwicklung in der Mäanderentwicklung.

Ein Beispiel für einen Fluss mit einem Hals-Cutoff-Regime ist der Purus River, ein Nebenfluss des Amazonas. Chute-Cutoffs hingegen treten auf, wenn der Fluss einen neuen Umgehungskanal durch seine Sandbank schneidet und so den Lebenszyklus des Mäanders vorzeitig beendet. Der Powder River in Montana, ein Nebenfluss des Yellowstone River, ist ein Beispiel für ein Chute-Cutoff-Regime.

Aber was bestimmt das Abflussregime eines Flusses? Maitan und sein Team untersuchen Faktoren wie Klima und Vegetationsbedeckung und kommen zu dem Schluss, dass der wichtigste bestimmende Faktor die Variabilität der Überschwemmungsabflüsse ist – die Art und Häufigkeit von Hochwasserereignissen. Halsabflüsse treten typischerweise in Flüssen mit begrenzter Variabilität der Überschwemmungsabflüsse auf, während Sturzabflüsse häufiger in Flüssen vorkommen, die intensive, kurzzeitige Überschwemmungen erleben.

Das Abflussregime eines Flusses hinterlässt bleibende Spuren in der Geomorphologie seiner Überschwemmungsgebiete. Daher ist die Analyse von Altwasserspuren in Überschwemmungsgebieten ein potenzielles Instrument zur Rekonstruktion paläohydrologischer Regime mäandernder Flüsse auf der Grundlage morphometrischer Daten.

Der neu entdeckte Zusammenhang zwischen der hydrologischen Variabilität eines Flusses und seinem Abflussregime unterstreicht auch die Notwendigkeit einer genaueren Untersuchung möglicher anthropogener Auswirkungen auf Flusssysteme. Staudämme werden beispielsweise häufig eingesetzt, um hydrologische Schwankungen zum Zwecke des Hochwasserschutzes zu reduzieren.

Maitans Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass diese Praxis einen Fluss von einem Abflussregime in einem Flussbett zu einem Abflussregime in einem Flussbett verschieben könnte, was zu häufigeren Abflüssen in den Flussbiegungen und einem weniger gewundenen Fluss führen würde. Diese Verschiebung wirkt sich auch auf die Verweilzeit der Sedimente aus, was sich auf den Kohlenstofffluss in der Schwemmebene auswirkt und möglicherweise das Klima beeinflusst.

Maitans innovative Forschung liefert neue Einblicke in die Flussdynamik und ihre umfassenderen Auswirkungen auf die Umwelt und bietet eine neue Perspektive auf die Bewirtschaftung und Erhaltung von Flussökosystemen.