Untersuchungen zur Morphologie und Genese der aeolischen Akkumulationsformen der Ostsahara mit Hilfe der Fernerkundung

Abstract

Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Erfassung und Analyse der äolischen Voll formen der östlichen Sahara liefern. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Genese» auf die Morphologie und die Korngrößenspektren der Klassen äolischer Voll formen gelenkt. Das Haupt-Arbeitsgebiet umfaßt die östliche Sahara mit der “Großen-Sandsee", der Calanscio-Sandsee sowie die Ghards (Dunenbänder) der ägyptischen Westwüste. Dieses Gebiet weist Bereiche mit "deutlich unidirektionalen" (Einschlußwinkel der Sommer- und der Winter-Sandwind-Resultanten <16°) bis "deutlich bidirektionalen" (Einschlußwinkel der Sommer- und der Winter-Sandwind-Resultanten > 52°) Windregimen auf. Die seit Anfang der siebziger Jahre zur Verfügung stehenden LANDSAT-Satellitenbilder ermöglichten eine flächendeckende Kartierung und Analyse der äolischen Akkumulationsformen. In Teilbereichen wurde die Interpretation der Satellitenbilder durch die Auswertung von Photos und durch Geländekontrollen ergänzt. Nach Berücksichtigung der Ergebnisse von Luftbildinterpretationen und Geländekontrollen konnten im Satellitenbild Dünen und gleithangfreie (zibarforme) Undulationen ausgeschieden werden. Im Satellitenbild erfaßte Dünen- und Draamuster (Draa = Megaformer Sandkörper) wurden mittels meteorologischer Daten genetisch interpretiert. Bei der Auswertung der Daten ließ sich feststellen» daß bei nahezu richtungskonstanten, saisonalen Winden einzig die Einschlußwinkel der saisonalen Sandwind-Resultanten, nicht jedoch die Jahres-Sandwind-Rosen, zu einer eindeutigen Charakterisierung des Windregimes taugen. Als ein weiteres Ergebnis zeigte sich, daß die Achsen der Dünen transversal oder longitudinal zur Jahres-Sandwind-Resultanten, die Achsen der linearen Draas aber parallel zur Sommer-Sandwind-Resultanten angelegt sind. Das Zusammenfallen der Draa-Achsen mit der Sommer-Sandwind- Resultanten läßt eine Genese durch thermale, konvektive Walzenströmungen vermuten. Im Arbeitsgebiet ist von S nach N und von E nach W eine kontinuierliche Ausweitung des durch die saisonalen Sandwind-Resultanten eingeschlossenen Winkels festzustellen. So schließen im NW die saisonalen Sandwind-Resultanten Winkel zwischen 90° und 110°, im SE Winkel um 7° ein. Als Folge des "deutlich bidirektionalen" Windregimes sind die Calanscio-Sandsee und die nördliche Große-Sandsee durch zibarforme Draagitter und "unechte" Dünengitter aus Längs- und Diagonal dünen ("Windschattendünen") geprägt. Zwischen den unter bidirektionalen Windregimen gebildeten "Reversen Längsdünen" im N und NW und den unter "deutlich unidiregionalem Windregime" gebildeten Transversal deinen im SE bestehen, in Form von "Hakendünen", Obergangs formen, die Formelemente von Transversal düne und "Reverser Längsdüne" aufweisen. "Hakendünen" bilden neben einem transversalen, barchanoiden Gleithang einen longitudinalen, reversen Gleithang aus. Analog zu der von WILSON (1972) postulierten Größenhierarchie läßt sich eine Hierarchie der lateralen Dünenabstände feststellen, die wahrscheinlich auf reguläre hierarchisch angeordnete Instabilitäten innerhalb der atmosphärischen Grenzschicht zurückzuführen sind. Calanscio- und Große-Sandsee stellen ein gewaltiges, relativ dünenarmes "Sandschild" dar. Die pluvialzeitlichen nach N entwässernden Wadis lassen sich in der Serir Calanscio bis an den Westrand und in der Serif Dalma bis an den Nordrand der Calanscio-Sandsee im Satellitenbild auskartieren. Unter den jetztzeitl ichen klimatischen Verhältnissen sind nur die gebirgsnahen Abschnitte der Wadi-Systeme aktiv. So enden die den Gebal Harudj entwässernden Wadis heute am Westrand der jungen Er Raml Sandsee.

The following paper is an attempt to provide a detailed record and analysis of the eolian bedforms found in the eastern Sahara. The genesis, morphology and grain-size distributions of the various classes of eolian bedforms were given particular attention. The area under study encompassed vast sections of the eastern Sahara, including the Great Sand See, the Calanscio Sand Sea and the ghards (dune belts) of Egypt's Western Desert. Regions exhibiting distinct unimodal and areas displaying obtuse bimodal wind regimes could be observed. Using LANDSAT-images from the early 197o's to the present, it was possible to map and analyse the eolian sedimentary structures. In some areas the satellite data was supplemented by the examination of aerial photographs and ground/field checks. The results of the latter were helpful in distinguishing between dunes and si ip- face free undulations (zibar forms) in the satellite images. The origin of the dune and draa patterns visible in the satellite images (draa - mega form body of sand) could be determined with the aid of meteorological data. Analysis of these data showed that the existing seasonal winds maintained nearly constant directions. In addition, it was evident that the angle of closure of the seasonal sand-wind-resultants alone is useful in characterizing the wind regimes and not the annual sand-wind-roses. Furthermore, it was noticeable that the axes of the dunes lie transversely or longitudinally to the annual sand-wind-resultants, however, the axes of the linear draas are (arranged) parallel to the summer sand-wind resultants. The coincidence of the draa-axes and the summer sand-wind-resultants suggests that they were created by thermal, convective helical vortices. In the area examined it could be observed that the angles enclosed by the seasonal sand-wind-resultants increase continually from S to N and from E to W. Thus angles of 90° to ll0° are formed by the seasonal sand-wind-resultants in the NW, while angles of approximately 7° occur in the SE. As a result of the "obtuse bimodal wind regime" the Calanscio Sand Sea and the northern part of the Great Sand Sea exhibit zibar-shaped draa grids and "false" dune grids made up of longitudinal and diagonal dunes ("Windschattendünen" = "wind-drift dunes"). Between the "Reverse Längsdüne" (reverse longitudinal dunes) that formed within the bimodal wind-regime in the N and NW and transverse dunes created by the unimodal wind-regime in the SE there exist numerous transitional phases in the form of "Hakendünen" (hooked dunes). These hooked dunes display morphological elements of both transverse and reverse longitudinal dunes. They have a transverse, barchanoid slip face plus a longitudinal reverse slip face. A hierarchy can be observed in the lateral distance between dunes that is similar to the size hierarchy proposed by WILSON (1972). This is probably due to the regular occurrence of instabilities within the atmospheric interface (boundary layer). The Calanscio and Great Sand Seas constitute a vast "Sandschild" (sand shield) with relatively few dunes. The wadis that drain northward during pluvial times can be traced in the satellite images. In the Serir Calanscio they reach the western edge of the Calanscio Sand Sea and in Serir Dalma the northern edge. Under the current climatic conditions, however, only those sections of the wadi system near the mountains are active. Thus the wadis draining the Gebel Harudj end at the western rim of the young Er Rami Sand Sea.