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Potsdam, Birmensdorf, 23.12.2016

Graffiti für die Wissenschaft

Graffiti für die Wissenschaft

Ein gleichmässiger Anstrich lässt später Rückschlüsse über die Erosion des Gesteins zu. (Foto: Alexander Beer/WSL) Anklicken für grosses Bild

Gornera-Schlucht
Während Spülungen einer Wasserfassung rauscht das Schmelzwasser des Gornergletschers durch die Gornera-Schlucht. (Foto: Alexander Beer/WSL) Anklicken für grosses Bild
Malen
Die Forschenden haben per Laserscan überprüft, ob die Erosionsmalerei korrekte Resultate liefert. Das Ergebnis: Sie liefert unter Umständen sogar besser aufgelöste als der Laserscanner. (Foto: Jens Turowski/GFZ) Anklicken für grosses Bild
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Nicht für die Kunst, sondern für die Wissenschaft haben Forschende der Eidg. Forschungsanstalt WSL mit deutschen Kollegen in einer Schlucht bei Zermatt die Felswände gestrichen. Sie testen eine neue Methode, um die Erosion des Gesteins kostengünstig zu erfassen.

Insbesondere in unwegsamem Gelände ist es schwer, Messgeräte zu installieren und Festgesteinserosion in in der Grössenordnung von Millimetern durch mitgespültes Geschiebe zu überwachen. In einer neuen Machbarkeitsstudie zeigt ein Forscherteam von der WSL und vom Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, wie sich diese Erosionsprozesse in Gebirgsbächen anhand einer simplen Methode per Farbanstrich visualisieren lassen.

Erosionsprozesse verstehen

In der Gornera-Schlucht bei Zermatt haben die Wissenschaftler auf einer Fläche von 30 mal fünf Metern Farbmuster aus Quer- und Längsstreifen auf das Gestein gestrichen und wiederholt über drei Jahre aus genau definierten Standorten fotografiert. Anhand dieser Fotos konnten sie den Erosionsprozess, der durch den Abtrag der Farbe sichtbar wird, im Zeitverlauf beobachten.

Das neue Verfahren nennen sie „erosion painting“, auf Deutsch: „Erosionsmalerei“. Mit der Erosionsmalerei können die Wissenschaftler die räumliche Verteilung von Erosionsprozessen ermitteln und beispielsweise analysieren, an welchen Stellen eines Flusslaufs Erosionsprozesse intensiv und wo sie eher schwach ausgeprägt sind. Das Wissen hilft dabei, die hinter der Erosion stehenden physikalischen Prozesse besser zu verstehen. Die Arbeit der Wissenschaftler soll die Methode in der Prozessforschung etablieren.

Günstig und einfach anzuwenden

Um topographische Veränderungen an Gesteinsoberflächen messen und kartieren zu können, waren bisher ausgefeilte Techniken notwendig, wie beispielsweise Nahbereochs-Photogrammetrie, fest installierte Messstationen, Laserscanner und Erosions-Sensoren. Doch warum kompliziert, wenn es auch einfach geht, fragten sich die Wissenschaftler.

„Erosionsmalerei“ benötigt keine teuren Installationen, kann schnell und hochauflösend auch in unwegsamem Gelände angebracht werden und bedarf zur Auswertung ausschließlich der visuellen Inspektion durch Fotografien. „Farbe ist eine billige und einfach anzuwendende Methode zur Analyse der räumlichen Verteilung von Erosionsprozessen. Mit unserer Arbeit wollen wir vor allem zeigen, dass die Methode der Erosionsmalerei wissenschaftlich einsetzbar ist“, erklärt Mitautor Jens Turowski vom GFZ.

Mit Laserscanning überprüft

Mit wiederholten Laserscans haben die Wissenschaftler die Gültigkeit ihrer Methode überprüft. Hierbei zeigte sich auch, dass für den Laserscanner sehr kleine Erosionsraten im sub-Millimeterbereich unsichtbar sind, die per Erosionsmalerei aber erfasst werden können.

Die Wissenschaftler verwenden ausschliesslich umweltfreundliche, wasserunlösliche Dispersions-Latexfarbe. Um den Eingriff in die Natur minimal zu halten, raten sie ausserdem zum sparsamen Einsatz der Farbe, insbesondere in sensiblen Gebieten.

Originalstudie:

Alexander R. Beer, James W. Kirchner, Jens M., Turowski, 2016. Graffiti for science – Erosion painting reveals spatially variable erosivity of sediment-laden flows. Earth Surface Dynamics 4, 885-894. DOI: 10.5194/esurf-4-885-2016

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