Flächendeckende Sedimentkartierung in der deutschen AWZ Methodik & Stand der Dinge

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1 Flächendeckende Sedimentkartierung in der deutschen AWZ Methodik & Stand der Dinge September 2014

2 Flächendeckende Sedimentkartierung in der deutschen AWZ Projektkoordination BSH Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Wissenschaftliche Kooperationspartner 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

3 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 BSH/IOW (2012) Laurer et al. (2013) 3

4 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 4

5 Ziel des Projektes 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 5

6 Quelle: Geologie, BSH Quelle: Geologie, BSH Datenerhebung Datenerhebung - Geräte: Seitensichtsonar Bodengreifer Unterwasser-Videoaufnahmen Fächerecholot Seitensichtsonar z.b. Teledyne Benthos 1624 Quelle: Kastengreiferprobe Videoaufnahme Seitensichtsonardaten ( Wasserfallmodus ) Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM 6

7 Quelle:: Bartholomä/ Holler, SaM Datenerhebung Methodik Seitensichtsonar Rückstreuung( Backscatter) gering hoch Blondel & Lurton (1997) wichtiger Einflussfaktor: Rauigkeit Blondel & Lurton (1997) Seitensichtsonardaten ( Wasserfallmodus ) 7

8 Datenerhebung während der Datenerhebung: Wasserfallmodus Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM Maßstab: 1: Quelle: Papenmeier/Hass, AWI & & Quelle: Geologie, BSH Quelle: Geologie, BSH 8

9 Datenprozessierung Prozessierung der Seitensichtsonar-Rohdaten Mosaik mit räumlicher Auflösung von 1m Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM Quelle: Papenmeier/Hass, AWI 9

10 Datenprozessierung Prozessierung der Seitensichtsonar-Rohdaten Mosaik mit räumlicher Auflösung von 1m Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM Quelle: Tauber, IOW 10

11 Quelle: Geologie, BSH Datenprozessierung nach Datenaufnahme & Datenprozessierung: Mosaik (flächendeckend) & Korngrößendaten & Videoaufnahmen Mosaik Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Greiferprobe Dateninterpretation 11

12 Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Dateninterpretation Dateninterpretation & Erstellung von Sedimentverteilungskarten Quelle: Geologie, BSH Quelle: Geologie, BSH 12

13 Dateninterpretation Ziel: nachvollziehbare Kriterien für die Abgrenzung von Sedimenttypen Abgrenzungskriterien grundlegende Überlegungen Datengrundlage: Rückstreu-Mosaik Klassifizierung & Abgrenzung: visuell (& überwachter Einsatz von Klassifikationssoftware) Unterscheidung in scharfe Grenzen & graduelle Übergänge Welche Sedimenttypen sollen auskartiert werden? Fragen der Generalisierung: Mindestgröße für zu erfassende Strukturen (heterogene Sedimentverteilung) Bearbeitungsmaßstab 13

14 1700 m Dateninterpretation Kartierung auf Basis der Mosaike (Auflösung 1 m) Generalisierung Maßstab als Richtwert für Bearbeitung 1: Mindestgröße der zu erfassenden (zusammenhängenden) Strukturen ~100 m Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Richter/ Schwarzer, IfG-CAU Geologie, BSH Quelle: Geologie, BSH 2200 m Maßstab 1:

15 Dateninterpretation Kartierung auf Basis der Mosaike (Auflösung 1 m) Generalisierung Maßstab als Richtwert für Bearbeitung 1: Mindestgröße der zu erfassenden (zusammenhängenden) Strukturen ~100 m heterogene Texturen : Mindestabstand unterschiedlicher Sedimenttypen < 100 m heterogene Textur 100 m Quelle: Geologie, BSH 100 m Quelle: Geologie, BSH 15

16 Dateninterpretation Erfassung der Bodenstrukturen als Polygone Borkum Riffgrund Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM 16

17 Dateninterpretation Erfassung der Bodenstrukturen als Polygone Möglichkeit der Kennzeichnung unscharfer Grenzen mittels gestrichelter Linien 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 & Quelle aller Abbildungen: Richter/ Schwarzer, IfG-CAU 17

18 Dateninterpretation Sedimenttyp Schlick Schluff Sand Kies Torf Geschiebemergel Schillplaster Restsediment nicht klassifizierbar Kombinationen: Bis (-) Gemenge (/) Und (+) Erläuterung Fein-, Mittel-, Grob- Fein-, Mittel-, Grob- Sedimenttypen nicht weiter differenzierbar Mischklasse Flächen mit heterogener Textur Welche Sedimenttypen können aus den Rückstreusignalen differenziert werden? 18

19 Dateninterpretation Sylter Außenriff Quelle: Papenmeier/Hass, AWI 19

20 Dateninterpretation Quelle aller Abbildungen: Papenmeier/Hass, AWI 20

21 Dateninterpretation Darstellung der Sedimenttypen als Polygone Sedimenttyp Quelle: Papenmeier/Hass, AWI 21

22 Dateninterpretation Darstellung der Sedimenttypen als Polygone & Kennzeichnung der Grenzen Scharfe Grenzen durchgezogen Linien Graduelle Übergänge gestrichelte Linien Grenzen Scharfe Grenze Gradueller Übergang Quelle: Papenmeier/Hass, AWI 22

23 Beispiel Sedimentverteilungskarte Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Quelle: Papenmeier/Hass, AWI 23

24 Beispiel Sedimentverteilungskarte Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Vergleich mit interpolierten Daten ( Figge-Karte, Laurer et al. 2013) Quelle: Papenmeier/Hass, AWI 24

25 Beispiel Sedimentverteilungskarte Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Vergleich mit interpolierten Daten ( Figge-Karte, Laurer et al. 2013) Quelle: Laurer et al. 2013) 25

26 Beispiel Sedimentverteilungskarte Quelle: Papenmeier/Hass, AWI 26

27 Stand der Dinge Bereits existierende Daten BSH Zusammenstellung der bereits existierenden Daten Neue Datenerhebungen in den letzten 2 Jahren AWI CAU Bereits existierende Daten SaM IOW CAU 27

28 Stand der Dinge & Blick in die Zukunft 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 Nordsee. Hintergrund: Sedimentverteilung nach FIGGE (Laurer et al. 2013) Flächen mit heterogener Sedimentverteilung in der deutschen Ostsee. Hintergrund: Sedimentverteilung nach TAUBER (BSH/IOW, 2012)

29 Stand der Dinge & Blick in die Zukunft Weiterführende Arbeiten: Fazit am Ende der ersten Phase: umfangreiche neue Datenerhebungen in den NATURA 2000-Schutzgebieten Entwicklung einer standardisierten Kartierungsanleitung umfangreiche Datenauswertungen erste Sedimentverteilungskarten 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 29

30 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 30