Geochemisch-mineralogische Hochwassersignale in Auensedimenten und deren Relevanz für die Rekonstruktion von Hochwasserereignissen

  • Forschungsthema:Arbeitsfeld Angewandte Geochemie
  • Betreuung:Prof. Dr. D. Stüben
  • Bearbeitung:Dr. Stephanie Bleeck-Schmidt 

Motivation

Seit vielen Jahren wird über die Zunahme der Häufigkeit von extremen Hochwasser-Ereignissen als Folge von Klimaänderungen und Flußregulierungsmaßnahmen diskutiert und spekuliert.

Die Klimageschichte Mitteleuropas zeigt, dass im vergangenen Jahrtausend extreme Hochwasserereignisse stattgefunden haben, die z.B. mit dem Extremhochwasser der Elbe im Jahr 2002 vergleichbar sind.

Eine fundierte Diskussion über die Ursachen von extremen Hochwasserereignissen kann jedoch nur mit der Kenntnis über deren Auftreten in der Vergangenheit geführt werden.

 		  
Im Vergleich zu den hydrologischen Verhältnissen bei Normalwasserstand herrschen bei einem Hochwasserereignis andere Bedingungen vor. Das Abflussverhalten ist nun gekennzeichnet durch eine größere Wassermasse und eine höhere Fließgeschwindigkeit. Dadurch ändert sich zum einen die Konzentration und zum anderen die Zusammensetzung der Schwebstofffracht. Die bei einem Hochwasserereignis transportierten Teilchen sind mengenmäßig mehr, größer und weisen andere geochemisch-mineralogische Merkmale auf als bei Normalwasserstand transportierte Teilchen.
Vorbereitende Untersuchungen an sowohl Hochwasser- als auch Normalwasserschwebstoffen lassen die Vermutung zu, dass die Ablagerung der fluviatilen Fracht in Auengebieten zu einem geochemisch-mineralogischen Signal führt, welches mit geeigneten Methoden identifiziert werden kann.
  
 
Erste Untersuchungen an Schwebstoffproben des Rheins, die bei unterschiedlichen Wasserständen genommen wurden, erbrachten das Ergebnis, dass bei einem Hochwasserereignis die Carbonatphase im Vergleich zur Tonmineralphase stärker vertreten ist.
Belegen lässt sich diese Behauptung durch einen positiven Korrelationstrend der Elemente Ca und Sr, beides typische Elemente der Carbonatphase, mit dem Abfluss.
Im Gegensatz dazu weisen Elemente wie K, Ti und As einen negativen Korrelationstrend mit dem Abfluss auf, was gleichzeitig auf eine Abreicherung der tonigen Fraktion hindeutet (z.B. Tonminerale, Fe-oxyhydroxide). 
Dieses Ergebnis stellt einen vielversprechenden Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen dar mit dem Ziel einen Zusammenhang zwischen Sedimentchemie und Hochwasserereignissen herzustellen. Daraus lassen sich Datensätze erarbeiten, die eine Rekonstruktion des Auftretens von extremen Hochwasserereignissen weit über historische Aufzeichnungen hinaus möglich machen.