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Artikel

Autor(en): Veronika Lechner, Marc Adams
Redaktion: BFW, Österreich
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Drohnen helfen bei Erhebungen nach Murabgang im Bergwald

Wie man aus einem Schadereignis naturwissenschaftlichen Nutzen ziehen kann: Mit einer Drohne wurden hochaufgelöste Luftbilder des Murabgangs vom Juni 2015 am Seigesbach in Tirol erstellt. Anhand des Vergleichs von älteren Luftbildern mit aktuellen Luftbildern konnten Veränderungen in der Waldstruktur aufgezeigt und die Geschiebemengen berechnet werden.

In der Nacht auf den 8. Juni 2015 kam es in der Gemeinde Sellrain (Tirol) im Einzugsgebiet des Seigesbachs zu einem großen Murereignis. In der Folge wurde das Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) von der Sektion Tirol der Wildbach- und Lawinenverbauung (WLV) mit der Dokumentation aus der Luft beauftragt.

Abbildung 1: Rot umrandet, die zwei Fluggebiete zur  Dokumentation des Murereignisses am Seigesbach im Juni 2015
Abbildung 1: Rot umrandet, die zwei Fluggebiete zur Dokumentation des Murereignisses am Seigesbach im Juni 2015

Berghänge vor dem Ereignis bereits stark durchnässt

Die Niederschlagsmengen im Mai 2015 lagen im Vergleich zum langjährigen Mittel 80 Prozent über dem eines Durchschnittsjahres. Vom 19. bis 24. Mai war im Einzugsgebiet oberhalb von 1.500 m Seehöhe eine geschlossene Schneedecke vorhanden, welche bis einen Tag vor dem Ereignis vollständig abschmolz.

Durch die erhöhten Niederschlagsmengen und die zusätzliche Schneeschmelze waren die Hänge bereits stark durchnässt. Am Vortag des Ereignisses kam es schon zu heftigen Wärmege­wittern und in der Ereignisnacht vom 7. auf den 8. Juni erfolgte das extreme Niederschlagsereignis mit Hagelschauer (Drechsel, 2015). Es fiel in einem Zeitraum von etwa sechs Stunden 90 – 110 mm Niederschlag, Berichten zufolge der Großteil davon in den ersten drei Stunden (meteorologische Angaben zitiert nach Jenner 2015).

Einzugsgebiet des Seigesbaches

Das Einzugsgebiet des Seigesbaches befindet sich im Ötztal-Stubaikristallin und ist etwa vier Quadratkilometer groß. Das Fotscher Windegg bildet die höchste Erhebung im Einzugsgebiet und auf etwa 1.300 Seehöhe mündet der Seigesbach als orografisch rechter Zubringer in die Melach.

Außer einer Einlaufsicherung im Talbodenbereich war der Seigesbach bis vor dem Ereignis ein unverbauter Wildbach. Neben mehreren kleinen Murereignissen wurde 1928 durch einen Murgang ein Haus zerstört und es wurden 3 ha Kulturland verwüstet. 2003 staute sich durch den erhöhten Geschiebetransport Material an der Brücke im Talbodenbereich (Jenner, 2015).

Das langgestreckte Einzugsgebiet ist etwa zur Hälfte bewaldet, vorwiegend mit Fichten. Nach dem Ereignis 2003 wurden die Bäume im unmittelbaren Grabeneinhang im Hauptgraben des Seiges­baches entnommen. Dies führte dazu, dass während dem Murereignis im Sommer 2015 Wildholz nur eine sehr untergeordnete Rolle spielte.

Abbildung 2: Aus den Einzelbildern (blaue Fläche) wird ein geometrisch entzerrtes Luftbild berechnet, die eingemessenen terrestrischen Referenz­punkte (blaue Fahnen) dienen zum Einhängen in ein globales Koordinatensystem, dadurch wird einen Vergleich mit bestehenden Geodaten ermöglicht.
Abbildung 2: Aus den Einzelbildern (blaue Fläche) wird ein geometrisch entzerrtes Luftbild berechnet, die eingemessenen terrestrischen Referenz­punkte (blaue Fahnen) dienen zum Einhängen in ein globales Koordinatensystem, dadurch wird einen Vergleich mit bestehenden Geodaten ermöglicht.

Befliegungen mit Drohnen

Die Datenaufnahme im Talbereich wurde am 9. Juni 2015 mit einem unbemannten Luftfahrzeug (UAV), einem Oktokopter eines externen Dienstleisters (Austro Drones), durchgeführt, da dieser die Bewilligung zur Befliegung über besiedeltem Gebiet hat. Mit dem Auftraggeber wurden die Fluggebiete festgelegt, im Talbereich drei Flüge durchgeführt und 1.000 Einzelluftbilder aufgenommen.

Um die Ergebnisse mit bestehenden Geodaten vergleichen zu können und die Genauigkeit der Ergebnisse sicher zu stellen, wurden zehn terrestrische Referenzpunkte vor der Befliegung ausgelegt und mit hoher Genauigkeit (im Durchschnitt 7 cm) eingemessen. Die Befliegungen im Talbereich konnten aufgrund des Flugverbots (G7- und Bilderberg-Treffen) nur an diesem Tag und in einem sehr knappen Zeitfenster (ca. 1,5 h) bei schwierigen Flugbedingungen erfolgen.

Das Einzugsgebiet des Seigesbaches bis zur Felsstufe im untersten Bereich der Fließstrecke wurde am 26. Juni 2015 mit einem weiteren UAV (Mentor Multiplex-Flächenflieger) des BFW beflogen. Während der vier Flüge wurden rund 4.000 Einzelluftbilder erzeugt. 20 terrestrische Referenzpunkte wurden im Einzugsgebiet ausgelegt und mit einer Genauigkeit von im Durchschnitt 14 cm eingemessen.

Abbildung 3a: Differenz aus ALS-DGM (2009-2014) und UAV-DGM [m]; Kartierung der Ablagerungshöhen durch WLV, Sektion Tirol (rot) [m] Abbildung 3b: Ausschnitt aus dem Einzugsgebiet - Differenzmodell aus ALS-DGM (2006-2009) und UAV-DGM [m]
Abbildung 3a: Differenz aus ALS-DGM (2009-2014) und UAV-DGM [m]; Kartierung der Ablagerungshöhen durch WLV, Sektion Tirol (rot).
Abbildung 3b: Ausschnitt aus dem Einzugsgebiet - Differenzmodell aus ALS-DGM (2006-2009) und UAV-DGM.

Ergebnisse

Das BFW war für die Prozessierung, Analyse und Dokumentation der Ergebnisse (Einzugsgebiet und Ablagerungsgebiet im Tal) zuständig. Mittels einer photogrammetrischen Software wurden hochauflösende Orthofotos (georeferenzierte, geometrisch entzerrte Luftbilder) mit einer Bodenauflösung von fünf bis zehn Zentimeter erzeugt. Ebenso wurden digitale Oberflächenmodelle [DOM - absolute Höhe des Geländes und aller darauf befindlichen Objekte (Vegetation, Gebäude, etc.)] sowie Geländemodelle (DGM - Höheninformation des Geländes ohne darauf befindlicher Objekten) des Schadbereichs und des Einzugsgebiets erstellt.

Wie kommt man jetzt auf die Ab­lagerungshöhen und Erosionstiefen? Ganz vereinfacht gesagt: digitales Höhen­modell nach dem Ereignis minus digitales Höhenmodell vor dem Ereignis, für letzteres wurden die durch Airborne Laserscanning (ALS) erzeugten digitalen Geländemodelle vom Amt der Tiroler Landesregierung herangezogen. Als Ergebnis erhielt man die Ablagerungshöhen und Erosionstiefen (in m) für das Untersuchungsgebiet (Abbildung 3).

Unter anderem aufgrund der unterschiedlichen Referenz-Geländemodelle (ALS-Befliegung TB: 2012-2014, 0,5 m Bodenauflösung; EZG: 2006-2009, 1 m Bodenauflösung) weichen Genauigkeit und Präzision der Ergebnisse für die beiden Fluggebiete voneinander ab. Unter Berücksichtigung dieser Unsicherheiten ergeben sich folgende Geschiebekubaturen (Tabelle).

  Kubatur Genauigkeit
Talbereich    
 Ablagerung  120.000 m³  +/- 5.000 m³
 Erosion  10.000 m³  +/- 2.000 m³
Einzugsgebiet    
 Ablagerung  45.000 m³
 (+/- 13.000 m³)
 Erosion  265.000 m³
 (+/- 42.000 m³)

Unsicherheiten in der Geschiebebilanz, die in Zusammenhang mit den aktuellen Umständen vor Ort (wie etwa Umlagerung oder Abtransport von Material durch die Einsatzkräfte) oder der Einwirkung der Melach stehen (beispielsweise Einbringungen oder Abtransport von Geschiebe) wurden im Zuge dieser Arbeit nicht untersucht und sind Ziel einer laufenden Studie.

Literatur

Adams, M.; Lechner, V. (2015): UAV-Befliegung Sellrain/ Seigesbach (Endbericht). Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft, Innsbruck.
Drechsel, S. (2015): Meteorologisches Gutachten zum Starkniederschlagereignis am 6. und 7. Juni 2015 in Sellrain in Tirol. Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Innsbruck.
Jenner, A. (2015): Ereignisdokumentation Seigesbach nach dem Hochwasserereignis in Sellrain/ Tirol am 07.07.2015, Geoforum 2015. Wildbach- und Lawinenverbauung Tirol, Innsbruck.

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