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From land cover to parameterisation - implications for the enhancement of land cover representation in dynamic slope stability modelling

Schmaltz, Elmar Markus (2018) From land cover to parameterisation - implications for the enhancement of land cover representation in dynamic slope stability modelling.
Dissertation, University of Vienna. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Glade, Thomas
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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-17737.88817.439554-7

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Abstract in English

Land cover and particularly forests highly influences the stability of hillslopes. However, landslide inventories of largely forested landscapes are often incomplete due to systematic biases in the mapping procedure. Moreover, the dynamic land cover changes and associated ecohydrologcal impacts that account for long-term stability variations are rather scarcely represented in physically based slope stability models. In this regard, this thesis aims i) to overcome difficulties when compiling landslide inventories in forested areas and to increase the interpretation of landslide-land cover relationships and ii) to enhance the representation of land cover dynamics to increase the explanatory power of process-based slope stability models. Therefore, the following strategies are applied: Firstly, various data sets are considered for compiling a multi-temporal landslide inventory in the Dreiklang region in Vorarlberg, Austria. Secondly, statistical modelling is used to produce a better basis for the interpretation of landslide-land cover relationships. Thirdly, dynamic modules are developed that account for biomass development, as well as for spatial expansion, densification and growth of forest stands. Lastly, these modules are implemented into an established physically based model and tested under multiple land cover conditions. The results indicate that the consideration of multiple data sets are beneficial for the compilation of a multi-temporal landslide inventory and increase the number of identified landslides up to 19 %. The application of statistical modelling revealed that forests effectively provide higher stability to slopes. Moreover, an increase of land cover parameterisation and model complexity yielded better predictive performances and enhanced the explanatory power of the model. However, it has to be considered that better model results, due to land cover parameterisation, should outbalance the invested labour costs. Further studies are advised to focus on the parameterisation of highly resolved biomass data, which are expected to increase the explanatory power of slope stability models remarkably.

Schlagwörter in Englisch

Land cover / parameterisation / dynamic slope stability modelling

Abstract in German

Landbedeckung und insbesondere Waldflächen haben einen großen Einfluss auf die Stabilität von Hängen. Allerdings sind Rutschungsinventare stark bewaldeter Landschaften aufgrund von systematischen Fehlern im Kartierprozess oft unvollständig. Darüberhinaus sind die dynamischen Veränderungen der Landbedeckung und damit verbundene, ökohydrologische Auswirkungen auf langzeitliche Schwankungen der Stabilität in physikalisch-basierten Hangstabilitätsmodellen kaum repräsentiert. Aus diesen Gründen beabsichtigt diese Arbeit i) Schwierigkeiten beim Erstellen von Rutschungsinventaren in bewaldeten Gebieten zu bewältigen und die Interpretation der Beziehung zwischen Rutschungen und Landbedeckung zu verbessern, und ii) die Repräsentation der Landbedeckungsdynamik zu steigern, um die Aussagekraft von prozess-basierten Hangstabilitätsmodellen zu erhöhen. Hierbei werden die folgenden Strategien angewendet: Zuerst werden verschiedene Datensätze zur Erstellung eines multi-temporalen Rutschungsinventars im Dreiklang in Vorarlberg, Österreich, verwendet. Zweitens wird statistische Modellierung genutzt, um eine bessere Interpretationsgrundlage der Beziehung zwischen Rutschungen und Landbedeckung zu schaffen. Drittens werden dynamische Module in ein etabliertes physikalisch-basiertes Hangstabilitätsmodell implementiert und dieses unter mehreren Landbedeckungskonditionen getestet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Berücksichtigung unterschiedlicher Datensätze beim Erstellen eines multi-temporalen Rutschungsinventars vorteilhaft auswirkt und die Anzahl der identifizierten Rutschungen um bis zu 19 % erhöht werden kann. Die Anwendung statistischer Modellierung zeigte, dass Waldflächen effektiv mehr Stabilität für Hänge aufweisen. Zudem lieferte die verbesserte Repräsentation der Landbedeckung und erhöhte Modellkomplexität eine gesteigerte Vorhersagegüte und steigerte die Aussagekraft des Models. Allerdings sollte berücksichtigt werden, dass die verbesserten Modellergebnisse durch die Parametri-sierung der Landbedeckung den investierten Arbeitsaufwand überwiegen sollte. Aufbauenden Studien sei empfohlen, einen Fokus auf die Parametrisierung von hochaufgelösten Biomassedaten zu setzen, von welchen auszugehen ist, dass sie die Aussagekraft von Hangstabilitätsmodellen weiter verbessern.

Schlagwörter in Deutsch

Landbedeckung / Parametrisierung / Dynamische Hangstabilitätsmodellierung

Item Type: Hochschulschrift (Dissertation)
Author: Schmaltz, Elmar Markus
Title: From land cover to parameterisation - implications for the enhancement of land cover representation in dynamic slope stability modelling
Umfangsangabe: xiii, 95, 72 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Geographie)
Publication year: 2018
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Glade, Thomas
Assessor: Jaboyedoff, Michel
2. Assessor: Krautblatter, Michael
Classification: 38 Geowissenschaften > 38.09 Physische Geographie
AC Number: AC15102735
Item ID: 51923
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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