Charakterisierung und Modellierung der interferierenden klimatischen, orographischen und anthropogenen Einflüsse auf die Landschaftsentwicklung des oberen Rio Guadalentín (Spanien)

Kurzfassung

Mit der vorliegenden Arbeit wurde exemplarisch die holozäne Klima- und Landschaftsentwicklung für einen semiariden Natur- und Kulturraum in Südost-Spanien rekonstruiert. Dabei wurden unterschiedliche klimatologische, orographische und anthropogene Einflussfaktoren beschrieben und deren interdependentes Wirkungsgefüge abgeleitet. Dies erfolgte durch die Analyse des subrezenten Regionalklimas, anhand eines an die semi-ariden Bedingungen angepassten Wasserhaushaltsmodells sowie durch die Einbeziehung von stratigraphischen und geochemischen Untersuchungen an Sedimentaufschlüssen, die eine Interpretation der regionalen holozänen Klima- und Umweltgeschichte ermöglicht. Um eine Vergleichsbasis für die holozänen Klimabedingungen zu erhalten, wurde das Klima der letzten 50 Jahre im Hinblick auf subrezente Änderungen analysiert. Dazu wurden die räumlichen und zeitlichen Eigenschaften der Niederschlagsquantität und –intensität ausgewertet und beschrieben. Durch die differenzierte Gegenüberstellung der Resultate der verschiedenen Auswertever¬fahren wird eine detaillierte Beschreibung der rezenten und subrezenten pluvio-klimatischen Steuergrößen für das Untersuchungsgebiet möglich. Die Analysen zeigen, dass die 30 jährigen Mittelwerte der Jahresniederschlagssummen im Untersuchungsgebiet zwischen 281 und 426 mm schwanken und, entgegen dem für das westliche Mediterraneum postulierten negativen Trend, zunehmen. Die Anzahl der annuellen Niederschlagstage unterliegt einer hohen Variabilität, wenngleich ein positiver Trend der Starkniederschlagsereignisse, insbesondere für die Monate September und Oktober, zu erkennen ist. Dies ist vor dem Hintergrund der sommerlichen Trockenheit (40 bis 150 Tage) entscheidend, da frühherbstliche Starkniederschlagsereignisse aufgrund des erhöhten Oberflächenabflusses besonders erosionswirksam sind. Die relative annuelle Niederschlagsvariabilität im Untersuchungsgebiet erreicht bis zu 36 % und liegt damit teilweise über den Werten von ariden nordafrikanischen Gebieten. Ein deutlicher Unterschied des pluvio-klimatischen Regimes konnte im Untersuchungsgebiet in Abhängigkeit der orographischen Verhältnisse festgestellt werden. So schwanken die Werte für die Niederschlagssumme, -intensität und -dauer sowie zeitlichem Auftreten in Abhängigkeit von der umgebenden Reliefstruktur und Höhenlage deutlich. Um mögliche Veränderungen der ephemeren und periodischen Abflusscharakteristik sowie der Wasserhaushaltsgrößen ableiten zu können, wurde ein flächendifferenziertes Wasserhaushalts-Simulationsmodell an die semi-ariden Bedingungen des Untersuchungsgebietes angepasst. Auf der Basis der Modellergebnisse für die Jahre 1988 bis 1993 konnte gezeigt werden, dass der mittlere Gebietsniederschlag von rund 430 mm zu 87 % verdunstet, was auf die hohen Lufttemperaturen, die häufigen Strahlungswetterlagen, die Windverhältnisse sowie die reduzierte Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens zurückgeführt wird. Die mittlere, modellierte Gesamtabflussspende beträgt lediglich 32 mm, was rund 7.5 % der Gebietsniederschlagssumme entspricht und als charakteristisch für semi-aride Naturräume angesehen werden kann. Die Änderung des Boden- und Grundwasser¬speichers von +24 mm wird teilweise durch die anthropogene Nutzung, durch Bewässerung und den Bau von Rückhaltebecken erklärt. Neben der hydrologischen Modellierung wurden des Weiteren Landbedeckungsszenarien erstellt und in das adaptierte Modell integriert, um die holozänen Umweltbedingungen zu rekonstruieren. Dabei hat sich gezeigt, dass unter potentiell natürlicher Vegetation eine Erhöhung der Bodenfeuchte und des Zwischenabflusses, eine Reduzierung des Oberflächenabflusses und eine Steigerung der potentiellen Evapotranspiration gegenüber dem heutigen Zustand erfolgt. Unter intensivierten Landnutzungsbedingungen, die möglicherweise zu Beginn des Subatlantikums geherrscht haben oder in Zukunft auftreten könnten, erfolgt hingegen eine Erhöhung des Oberflächenabflusses, eine Reduzierung der pflanzenverfügbaren Bodenfeuchte sowie eine verminderte aktuelle Evapotranspiration, wenngleich die Änderungs¬beträge geringer als in Szenario 1 ausfallen. Dies liegt vermutlich daran, dass die heutige Landnutzung mit Trockenfeldbau, Bewässerungskulturen und Weidewirtschaft als intensiv beschrieben werden kann und durch Landdegradation und Erosion gekennzeichnet ist. Dazu zählen insbesondere Erosionsprozesse, die durch fließendes Wasser, Wind oder durch Gravitation ausgelöst werden und vornehmlich auf steilen ackerbaulich und weidewirtschaftlich genutzten Flächen auftreten. Der Mensch greift seit der Antike in unterschiedlicher Intensität in dieses Prozessgeschehen ein, und verändert durch seine wirtschaftende Tätigkeit die Pflanzenbedeckung, die Bodeneigenschaften (z.B. Bodenwasserhaushalt) sowie das Mikro- und Mesorelief, und verstärkt oder vermindert damit die natürlichen Erosionsprozesse. Die anthropogenen Auswirkungen auf die historische Landschaftsentwicklung wurden in der vergleichenden Betrachtung der stratigraphischen und geochemischen Untersuchungen von drei Sedimentaufschlüssen aufgezeigt. Zwei Sedimentaufschlüsse im hydrologischen Einzugsgebiet des Río Caramel zeigen erhöhte Akkumulationsraten, steigende Anteile von organischem Kohlenstoff und eine Änderung der stratigraphischen Charakterisik für die letzten 3.000 Jahre BP an. Auf der Basis von geochemischen Untersuchungen der Sedimente wurden Verhältniswerte zwischen MgO/CaO, Fe2O3/MnO und SiO2/(CaO+MgO) bestimmt, deren Änderungen als Maß für die vorzeitlichen Umweltbedingungen angesehen werden können. Für das Spätglazial zeigen diese Untersuchungen relativ trockene Umweltbedingungen an. Zum Ende des Präboreals steigen die Indizes an und deuten auf eine Veränderung der Umweltbedingungen im Untersuchungsraum hin, deren Trend bis ins späte Subboreal anhält. Die feuchteste Phase erfolgt im Übergang zwischen Atlantikum und Subboreal und fällt somit mit dem Beginn der ackerbau¬lichen Nutzung der Region zusammen. Seither erfolgt eine Aridisierungstendenz, die mit kurzen Unterbrechungen das gesamte Subatlantikum andauert. Basierend auf den vorgestellten klimatischen und orographischen Analysen sowie unter Berücksichtigung der Resultate der Wasserhaushaltsmodellierung und Szenarien konnte in dieser interdisziplinären Arbeit ein Beitrag zur Rekonstruktion der subrezenten und holozänen Klima- und Umweltgeschichte des hydrologischen Einzugsgebietes des oberen Rio Guadalentín geleistet werden. Dieser Beitrag ist im übergeordneten Kontext der holozänen Forschung des westlichen Mediterraneums zu sehen, die ein besseres Verständnis der allgemeinen Landschafts- und Klimaentwicklung der letzten 10.000 Jahre für die Iberische Halbinsel ermöglicht. Insbesondere die Ergebnisse der stratigraphischen und geochemischen Untersuchungen der Sedimentaufschlüsse erscheinen im Hinblick auf die holozäne Umweltgeschichte für eine großräumige Übertragung geeignet, um die zukünftige Landschaftsentwicklung besser verstehen und prognostizieren zu können.