Forschungsprojekte der Professur
Bedeutung der oberflächennahen Substrate für Wasserhaushalt und Stofftransfer
(Zusammenarbeit mit dem Bayreuther Inst. f. Terrestrische Ökosystemforschung und dem Lehrstuhl Hydrologie, Prof. R. Herrmann)
Hangwasserdynamik in kleinen Quelleinzugsgebieten im Frankenwald als Funktion der oberflächennahen Substrate, in Verbindung mit dem BMBF-Projekt Redoxchemie in Boden- und Quellwasser in Einzugsgebieten des Frankenwalds.
Überblick
Ein wesentliches Problem, das sich z.B. bei der Schadstoffforschung zunehmend herauskristallisiert, ist die geringe Kenntnis der Abflussbahnen. Es zeigt sich nämlich, dass die chemische Zusammensetzung des aus einem Hang ausfließenden Wassers oft nicht im Gleichgewicht mit den Böden des Einzugsgebiets steht. Der Grund hierfür sind die hohe Geschwindigkeit und die geringe Verweildauer des Wassers im Boden bzw. Substrat. Auch für das Zustandekommen von Hochwässern sind solche schnellen Abflussvorgänge von großer Bedeutung. Die Ursache schnellen oberflächennahen Abflusses ist der schichtige Aufbau des oberflächennahen Untergrunds, der versickerndes Wasser aus seiner vertikalen Bewegungsrichtung hangparallel ablenkt.
Veröffentlichungen
Schwerpunkte
Modellierung der oberflächennahen Hangwasserdynamik in einem Quelleinzugsgebiet im Frankenwald, Übertragung auf Gebiete anderer Naturraumausstattung.
Unterscheidung indigener und anthropogener Schwermetallbelastungen in Deckschichten des Steigerwalds
(Projektpartner Prof. W. Zech, Lehrstuhl Bodenkunde der UBT)
Überblick
Versuche, die anthropogene (durch den Menschen verursachte) Schwermetallbelastung in Mineralböden von den indigenen (natürlicherweise dem Gestein zu eigen) Gehalten quantitativ exakt zu trennen, waren bisher dadurch beeinträchtigt, dass regelmäßig der oberflächennahe Untergrund aus mehreren, geochemisch heterogenen Schichten besteht. Mit Hilfe eines stratigraphischen Ansatzes wird versucht, vorhandene Methoden (Bindungsformen, Aggregatfraktionierung) zu kalibrieren. Hierzu werden eng benachbarte exponierte und gegen Kontamination geschützte, aber sonst identische Substrate miteinander verglichen.
Veröffentlichungen
Kleber et al. (1998b), Kleber & Mailänder (1998), Kleber & Mailänder (in review)
Schwerpunkte
Der Ansatz soll auf weitere Untersuchungsgebiete anderer Naturraumausstattung in deutschen Mittelgebirgen ausgedehnt werden. Dabei ist auch eine getrennte Untersuchung von Aggregatschale und -kern vorgesehen.
Jungquartäre Deckschichten und ihre Böden als Paläoklimazeiger im nördlichen Great Basin und in angrenzenden Gebirgen, USA
Überblick
Deckschichten und ihre Böden sind auf bzw. zwischen datierten Seesedimenten, Küstenformen und glazialen Ablagerungen entwickelt. Damit können sie stratigraphisch zuverlässig eingeordnet werden. Unter der Annahme, dass Deckschichten und Böden im wesentlichen paläoklimatisch gesteuert sind, kann man davon ausgehen, dass sie auch in Gebieten außerhalb solcher Datierungsmöglichkeiten unter ähnlichen Bedingungen und annähernd synchron entstanden sind, wenn sie gleichartige Sequenzen von Prozessen erkennen lassen. So lässt sich das Paläoklima auf Gradienten hin untersuchen, die Faktoren der Bodenverbreitung lassen sich flächendeckend beurteilen und beliebiges Relief lässt sich auf sein Alter hin untersuchen.
Veröffentlichungen
Schwerpunkte:
Datierung periglazialer Deckschichten
Die Datierung solifluidaler Umlagerungsprodukte mit Lössbeimengung ist bisher bestenfalls relativ-stratigraphisch möglich. Deshalb sollen unabhängige Methoden (OSL und möglicherweise die viskosremanente Magnetisierung von Festgesteinsfragmenten) an solchen Substraten erprobt werden. Als Arbeitsgebiete sind der Westen der USA und nach Entwicklung und Test geeigneter Methoden in Mitteleuropa vorgesehen.
Höhengradienten der periglazialen Sedimente und ihrer Böden in den Rocky Mountains
Die bisherigen Untersuchungen in den Rocky Mountains ergaben eine unerwartet geringe Variabilität der Böden mit der Höhe. Dies soll in größeren Höhen bis über 4000 m und mit kartierendem Ansatz überprüft werden.
Jungquartäre Hang- und Bodenentwicklung auf Moränen Zentral-Rußlands
(Projektpartner Dr. V.V. Gusev, Lomonossov-Universität Moskau)
Überblick
Auf der Russischen Ebene sind lösshaltige Deckschichten auf Sedimenten der letzten beiden Kaltzeiten weitverbreitet. Sie lassen sich in eine lössfreie, verdichtete untere, eine mächtige, lösshaltige mittlere und eine lockere, geringmächtige obere Deckschicht untergliedern. Sie werden häufig durch einen Paläobodenhorizont der letzten Warmzeit untergliedert.
Veröffentlichungen
Kleber (1997), Kleber & Gusev (1992), Kleber & Gusev (1998), Kleber (1999)
Schwerpunkte
Die Schwermetallgehalte der Böden der russischen Ebene sollen durch den Vergleich erodierter und naturnaher Profile in ihre anthropogenen und natürlichen Bestandteile getrennt werden. Dabei sollen auch Depositionsgradienten im Luv und im Lee der Stadt Moskau untersucht werden.
Jungquartäre Bodenentwicklung auf unterschiedlichen Gesteinen des Beckens von Sisteron, Haute Provence, Südfrankreich
Überblick
In den französischen Westalpen zeigen Gebirgsstandorte eine der deutschen ähnliche Gliederung der Deckschichten, wenn auch mit unreiferer Bodenentwicklung. In Beckenlage herrschen jedoch weniger gegliederte, lössarme Profile vor.
Veröffentlichungen
Schwerpunkte
Höhengradienten der periglazialen Sedimente und ihrer Böden in den Westalpen. - Die bisherigen Untersuchungen ergaben eine den mitteleuropäischen Mittelgebirgen ähnliche Gliederung der Böden und ihrer Substrate in den französischen Westalpen, wie sie in anderen Teilen der Alpen bisher nicht belegt ist. Von hier aus nach Osten ist also, auch wegen der Verbreitung der Laacher-See-Tephra bis in die Westschweiz, ein geeigneter Raum, der Frage nach der Existenz und Schärfe jungquartärer paläoklimatischer Gradienten in den Alpen nachzugehen.
Lösshaltige Sedimente im Becken von Konya, südliche Zentraltürkei
Überblick
In Inneranatolien treten lösshaltige Deckschichten auf, die sich sedimentologisch wenig voneinander unterscheiden. Jedoch werden sie jeweils durch Bodenbildungen getrennt. Die Böden bestehen aus Tonanreicherungshorizonten und basalen Kalkanreicherungshorizonten. Letztere haben i. d. R. fossile, tiefer liegende Böden überprägt.
Veröffentlichungen
Laacher-See-Tephra in Böden Burgunds, Frankreich
Überblick: Spuren der allerødzeitlichen Laacher-See-Tephra wurden in der obersten Deckschicht von Profilen gefunden, in denen die äolische Ablagerung aus nördlicher Richtung durch das Relief begünstigt war. In einer weniger gut zur Deposition geeigneten Lage gelang der Nachweis nicht zweifelsfrei. Man kann davon ausgehen, dass die letzte wesentliche geomorphologische Formung der Hänge dieses Gebiets in der Jüngeren Tundrenzeit erfolgte. Dabei bildete sich eine Deckschicht mit eingearbeiteten äolischen Komponenten. Erst danach konnte flächenhaft die Bodenbildung einsetzen.
Veröffentlichung
Die Flußgeschichte des oberen Roten Mains und des Trebgasttals
Flüsse sind Reliefelemente mit hoher Variabilität. Zum einen sind sie durch einen vielfachen Wechsel von Erosions- und Aufschüttungsvorgängen geprägt, der sich in den sogenannten Flussterrassen widerspiegelt, und der durch Änderungen im Klima oder Bewegungen in der Erdkruste (Tektonik) zustande kommt. Zum anderen ist der Verlauf vieler Flüsse in der Vergangenheit nicht konstant geblieben, sondern sie wurden von anderen Gewässern angezapft und umgelenkt. Der Vortrag setzt sich, auf einer grundsätzlichen Erörterung dieser Zusammenhänge aufbauend, mit der Ausprägung und dem Alter der Flussterrassen im oberen Rotmain- und im Trebgasttal und mit den Flussumlenkungen in diesen Tälern auseinander. Im Einzugsgebiet des Roten Mains können regelmäßig fünf Flussterrassen kartographisch erfasst werden, die den letzten vier Kaltzeiten des Eiszeitalters zugeordnet werden können. Da sich diese auch im obersten Rotmaintal finden lassen und wegen der Zusammensetzung ihrer Schotter dort, müssen die bisherigen Vorstellungen über die flussgeschichtliche Entwicklung dieses Talabschnitts in weiten Teilen revidiert werden. Ein nach Norden (nicht nach Süden) fließender Fluss wurde letztmals zwischen vorletzter und letzter Kaltzeit (nicht im Tertiär) vom System der Pegnitz her angezapft. Dieser Vorgang, insbesondere aber auch die Höhendifferenz zwischen den fünf Terrassen im obersten und in tieferen Talabschnitten, kann nur durch Neotektonik erklärt werden. Die Ursache sind Bewegungen an der Creußener Störung in einer Dimension von 10m je 100.000 Jahre, die noch bis in das Jungquartär angedauert haben müssen. Dies ist ein erster Beleg einer bis praktisch in die Gegenwart reichenden Aktivität der Erdkruste in der sogenannten obermainischen Bruchschollenzone, also in dem Gebiet zwischen Frankenalb und Fichtelgebirge. Das Trebgasttal zwischen Bayreuth/Bindlach und Trebgast, eine ehemalige Talverbindung zwischen dem heutigen Roten und dem Weißen Main, stellt ein seit langem diskutiertes flussgeschichtliches Problem dar. Seine Genese wird mit Hilfe von Terrassenaufnahmen und Schotteranalysen abgeleitet. Es zeigt sich, dass die Entwicklung zum heutigen Flussnetz nicht, wie bisher angenommen, in einer, sondern in mehreren Phasen erfolgte. Bis zur drittletzten Kaltzeit durchflossen der heutige Rote Main und die Steinach gemeinsam die Trebgasttalung. Danach erfolgte während einer Aufschüttungsphase eine erste Umlenkung, seit welcher der Rote Main seinen heutigen Lauf nimmt, während die Steinach unverändert durch das Trebgasttal floss. Zu Beginn einer Erosionsphase des letzten Spätglazials wurde die Steinach vom Roten Main angezapft, und das heutige Flussnetz war hergestellt. Für die Flussentwicklungsforschung ergibt sich daraus:
- Auch in einem tektonisch aktiven Raum wie der Bruchschollenzone bestimmte die klimatische Entwicklung die Ausbildung der Flussterrassen.
- Flussumlenkungen sind nicht notwendigerweise an Erosionsphasen gebunden, wie vielfach angenommen wird, sondern können sich auch während Epochen der Aufschüttung ereignen.
Veröffentlichungen
Kleber et al. (1988), Kleber (1989), Kleber & Stingl (2000)
Lössgliederung auf der Nördlichen Frankenalb bei Scheßlitz
(Projektpartner Prof. Kaupenjohann, Hohenheim)
Überblick
Im Vordergrund der Arbeiten stand die Signifikanz des Mineralspektrums in lösssedimenten für den Nachweis der Laacher-See-Tephra
Veröffentlichungen
Hydrogeographie im Rahmen einer "Geoökologischen Karte"
Erhebungs- und Darstellungsmöglichkeiten mit Feldmethoden am Beispiel eines Einzugsgebiets in Burgund, Frankreich (noch keine Veröffentlichungen).
Prognose der Schadstoffflüsse im Rahmen der Sanierung militärischer Altlasten im Bereich der Christensen Barracks, Bindlach
Die militärische Nutzung des Bindlacher Bergs durch Wehrmacht und US-Armee hat auf einem großen Gebiet einen reichen Vorrat an organischen und anorganischen Schadstoffen hinterlassen. Im Rahmen des Projekts soll vorhergesagt werden, welchen Weg diese Schadstoffe mit dem Sickerwasser voraussichtlich nehmen werden, und welche Sanierungsmaßnahmen deswegen zu treffen sind.
© K. Lassig
Professor
NameProf. Dr. habil. Arno Kleber
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