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Flächendeckende Sedimentkartierung
in der deutschen AWZ
Methodik & Stand der Dinge
September 2014
Flächendeckende Sedimentkartierung
in der deutschen AWZ
Projektkoordination Wissenschaftliche Kooperationspartner
BSH – Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie
AWI – Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Wattenmeerstation Sylt CAU – Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Geowissenschaften SaM – Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Senckenberg am Meer IOW – Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Ziel des Projektes
Flächendeckende Erfassung der Sedimentverteilung auf dem Meeresboden in standardisierter Weise
flächendeckende Informationen bezüglich der Sedimentverteilung liegen bisher nicht vor • flächendeckende Informationen nur aus gröberen Rastern bekannt
(Figge, 1981; BSH/ IOW, 2012) Interpolation
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BSH/IOW (2012)
Laurer et al. (2013)
Ziel des Projektes
Flächendeckende Erfassung der Sedimentverteilung auf dem Meeresboden in standardisierter Weise
flächendeckende Informationen bezüglich der Sedimentverteilung liegen bisher nicht vor • flächendeckende Informationen nur aus gröberen Rastern bekannt
(Figge, 1981; BSH/ Tauber, 2012) Interpolation
essentielle Grundlage für die Erfassung und Abgrenzung von Biotoptypen im Rahmen des BfN-Clusters 6 „Kartierung und Registrierung der marinen Lebensraumtypen bzw. Biotope in der deutschen AWZ“
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5
Flächendeckende, hochaufgelöste Kartierung der Sedimente in der AWZ 1te Phase: Juni 2012 – Oktober 2014
• Erstellung einer Kartierungsanleitung insb. Erarbeitung standardisierter Verfahren
• Datenerhebung & Datenauswertung: NATURA 2000-Schutzgebiete
• Datenrecherchen
Ziel des Projektes
Datenerhebung - Geräte:
• Seitensichtsonar • Bodengreifer • Unterwasser-Videoaufnahmen • Fächerecholot
Kastengreiferprobe
Videoaufnahme
Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM
Datenerhebung
6
Seitensichtsonar z.B. Teledyne Benthos 1624 Quelle: www.seafloorsystems.com
Quelle
: G
eolo
gie
, B
SH
Seitensichtsonardaten („Wasserfallmodus“)
Quelle
: G
eolo
gie
, B
SH
Blondel & Lurton (1997)
wichtiger Einflussfaktor: Rauigkeit
Rückstreuung( Backscatter)
gering hoch
Datenerhebung
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Methodik Seitensichtsonar
Blondel & Lurton (1997)
Seitensichtsonardaten („Wasserfallmodus“)
Qu
elle
:: B
arth
olo
mä/
Ho
ller,
SaM
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während der Datenerhebung:
Maßstab: 1:400.000 Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM „Wasserfallmodus“
& &
Quelle: Geologie, BSH
Datenerhebung
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
Quelle: Geologie, BSH
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Prozessierung der Seitensichtsonar-Rohdaten
Mosaik mit räumlicher Auflösung von 1m
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
Datenprozessierung
Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM
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Prozessierung der Seitensichtsonar-Rohdaten
Mosaik mit räumlicher Auflösung von 1m
Quelle: Tauber, IOW
Datenprozessierung
Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM
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nach Datenaufnahme & Datenprozessierung:
Mosaik (flächendeckend) & Korngrößendaten & Videoaufnahmen
Dateninterpretation
Datenprozessierung
Greiferprobe
Mosaik
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
Quelle
: G
eolo
gie
, B
SH
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Dateninterpretation &
Erstellung von Sedimentverteilungskarten
Dateninterpretation
Qu
elle
: P
apen
mei
er/H
ass,
AW
I
Qu
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: P
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ass,
AW
I
Qu
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mei
er/H
ass,
AW
I
Quelle:
Geologie, BSH
Quelle: Geologie, BSH
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Abgrenzungskriterien – grundlegende Überlegungen
• Datengrundlage: Rückstreu-Mosaik
• Klassifizierung & Abgrenzung: visuell (& überwachter Einsatz von Klassifikationssoftware)
• Unterscheidung in scharfe Grenzen & graduelle Übergänge
Ziel: nachvollziehbare Kriterien für die Abgrenzung von Sedimenttypen
Dateninterpretation
• Welche Sedimenttypen sollen auskartiert werden?
• Fragen der Generalisierung:
Mindestgröße für zu erfassende Strukturen (heterogene Sedimentverteilung)
Bearbeitungsmaßstab
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Kartierung auf Basis der Mosaike (Auflösung 1 m)
Generalisierung
• Maßstab als Richtwert für Bearbeitung – 1:10.000
17
00
m
Maßstab 1:10.000 2200 m
Dateninterpretation
• Mindestgröße der zu erfassenden (zusammenhängenden) Strukturen – ~100 m
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Richter/ Schwarzer, IfG-CAU Geologie, BSH
Quelle:
Geologie, BSH
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Kartierung auf Basis der Mosaike (Auflösung 1 m)
Generalisierung
• Maßstab als Richtwert für Bearbeitung – 1:10.000
• Mindestgröße der zu erfassenden (zusammenhängenden) Strukturen – ~100 m
• „heterogene Texturen“: Mindestabstand unterschiedlicher Sedimenttypen < 100 m
heterogene Textur
100 m
Dateninterpretation
100 m
Quelle: Geologie, BSH Quelle: Geologie, BSH
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• Erfassung der Bodenstrukturen als Polygone
Dateninterpretation
Borkum Riffgrund
Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM
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• Solitäre Strukturen werden als Punkte erfasst (z.B. einzelne Steine, Pockmarks)
• Ergebnis = digitaler, kombinierter Kartensatz bestehend aus
1. Polygonen/Linien (Bodenstrukturen) & Punkten (solitäre Strukturen)
2. Mosaike im Hintergrund
• Erfassung der Bodenstrukturen als Polygone Möglichkeit der Kennzeichnung unscharfer Grenzen mittels gestrichelter Linien
Dateninterpretation
&
Quelle aller Abbildungen: Richter/ Schwarzer, IfG-CAU
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Sedimenttyp Erläuterung
Schlick
Schluff
Sand Fein-, Mittel-, Grob-
Kies Fein-, Mittel-, Grob-
Torf
Geschiebemergel
Schillplaster
Restsediment
nicht klassifizierbar
Kombinationen:
Bis (-) Sedimenttypen nicht weiter
differenzierbar
Gemenge (/) Mischklasse
Und (+) Flächen mit heterogener Textur
Welche Sedimenttypen können aus den Rückstreusignalen differenziert werden?
Dateninterpretation
19
Dateninterpretation
Sylter Außenriff
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
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Dateninterpretation
Quelle aller Abbildungen: Papenmeier/Hass, AWI
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Dateninterpretation
Darstellung der Sedimenttypen als Polygone
Sedimenttyp
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
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Dateninterpretation
Grenzen
Scharfe Grenze
Gradueller Übergang
Darstellung der Sedimenttypen als Polygone & Kennzeichnung der Grenzen • Scharfe Grenzen – durchgezogen Linien • Graduelle Übergänge – gestrichelte Linien
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
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Beispiel Sedimentverteilungskarte
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
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Vergleich mit interpolierten Daten („Figge-Karte“, Laurer et al. 2013)
Beispiel Sedimentverteilungskarte
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
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Vergleich mit interpolierten Daten („Figge-Karte“, Laurer et al. 2013)
Beispiel Sedimentverteilungskarte
Quelle: Laurer et al. 2013)
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
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Beispiel Sedimentverteilungskarte
Quelle: Papenmeier/Hass, AWI
Bereits existierende Daten
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Stand der Dinge
Neue Datenerhebungen in den letzten 2 Jahren
Zusammenstellung der bereits existierenden Daten
CAU IOW
Bereits existierende Daten
SaM
AWI
BSH
CAU
Stand der Dinge & Blick in die Zukunft
Flächen mit heterogener Sedimentverteilung in der deutschen Nordsee. Hintergrund: Sedimentverteilung nach FIGGE (Laurer et al. 2013)
Weitere Datenerhebungen in Natura 2000-Schutzgebieten
Datenerhebungen in der gesamten AWZ: unterschiedliche Kartierungmodi
100% Flächenabdeckung: Gebiete mit heterogener Sedimentverteilung 50% Flächenabdeckung: Gebiete mit homogener Sedimentverteilung
Flächen mit heterogener Sedimentverteilung in der deutschen Ostsee. Hintergrund: Sedimentverteilung nach TAUBER (BSH/IOW, 2012)
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Stand der Dinge & Blick in die Zukunft
Fazit am Ende der ersten Phase:
• umfangreiche neue Datenerhebungen in den NATURA 2000-Schutzgebieten
• Entwicklung einer standardisierten
Kartierungsanleitung
• umfangreiche Datenauswertungen
• erste Sedimentverteilungskarten
Weiterführende Arbeiten:
• Weiterentwicklung der Kartierungsanleitung ergänzende Methoden: Fächerecholot & Sedimentecholot Problematik der Steinfeld-Abgrenzung
• neue Datenerhebungen in der gesamten AWZ
• kontinuierliche Datenauswertungen von neuen und alten Daten
Erstellung von hochaufgelösten Sedimentverteilungskarten Einbringung der hochaufgelösten Sedimentkarten in die Biotopkartierung
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Projektkoordination
BSH: Manfred Zeiler, Claudia Propp, Maria Lambers-Huesmann
Wissenschaftliche Kooperationspartner
AWI: Christian Hass, Svenja Papenmeier
CAU: Klaus Schwarzer, Peter Richter
IOW: Franz Tauber
SaM: Alexander Bartholomä, Peter Holler
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