R-Faktor
Hintergrund:
Der R-Faktor der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) schätzt regional differenziert die Erosivität der Niederschläge. Niederschlag bewirkt durch seine Aufprallenergie eine Loslösung von Bodenpartikeln, die dann mit dem Oberflächenabfluss transportiert werden können (Schwertmann et al., 1987: 14). Entscheidend sind dabei die Niederschlagsintensität und -menge. Nach DIN 19708 (2022) wird das Produkt aus der gemessenen, maximalen 30-minütigen Niederschlagsintensität und der kinetischen Energie aller erosiven Regenereignisse (>12,7 mm) pro Jahr aufsummiert und ein langjähriges Mittel gebildet.
Berechnung:
Als Eingangsdatensatz für den R-Faktor wurde die vom Deutschen Wetterdienst (DWD) bereitgestellte Mittelwertkarte der R-Faktoren auf Basis von Radar-Niederschlagsdaten (RADKLIM) der Jahre 2001 bis 2017 verwendet. Der R-Faktor wurde hierbei angelehnt an die DIN 19708 für jedes Pixel mit einer räumlichen Auflösung von 1 x 1 km aus dem Ausgangsgitter des RADKLIM-Datensatzes bestimmt. Um räumlichen und zeitlichen Heterogenitäten entgegenzuwirken, erfolgte eine umfangreiche statistische Glättung des 17-Jahre-Mittels (Auerswald et al., 2019a).
Für die Verwendung im Erosionsatlas erfolgte eine Mittelwertbildung des R-Faktors für die aktuelle Gebietskulisse auf Gemarkungsebene.
Betrachtung für das Zentraljahr 2021:
Aufgrund einer Veränderung der Niederschlagscharakteristik ist nach DIN 19708 (2022) eine regelmäßige Aktualisierung der Mittelwertkarte notwendig. Eine mögliche Ursache hierfür ist eine Intensivierung der Niederschläge im Zuge des Klimawandels (Auerswald et al., 2019b). Der DWD empfiehlt daher für aktuelle Anwendungen, die Mittelwertkarte des R-Faktors (2001- 2017) auf ein jüngeres Zentraljahr umzurechnen. Der Anstieg der jährlichen R-Faktoren kann dabei näherungsweise durch eine lineare Regression abgeschätzt werden.
y = 1 + 0,01415 x
Hierbei bezeichnen y die Änderung des R-Faktors relativ zur Mittelwertkarte (2001 - 2017) und x die Abweichung des gewünschten neuen Zentraljahrs zum Zentraljahr der Mittelwertkarte (2009). Für eine Aktualisierung auf das Zentraljahr 2021 ergibt sich mit x = 12 demnach für y ein Wert von 1,17. Für eine Aktualisierung der mittleren Erosivität auf das Zentraljahr 2021 wurden die Werte der Mittelwertkarte (2001 - 2017) folglich um 17 % erhöht.
Für eine Betrachtung der aktuellen Erosionsgefährdung (Stand 2021) und um die klimawandelbedingte Veränderung der Niederschlagserosivität aufzuzeigen, wird im Erosionsatlas neben dem mittleren R-Faktor der Jahre 2001 bis 2017 zusätzlich eine auf das Zentraljahr 2021 bezogene Karte des R-Faktors bereitgestellt. Für diese Karte erfolgte ebenfalls eine Mittelwertbildung für die aktuelle Gebietskulisse auf Gemarkungsebene.
Alle Betrachtungen der Bodenerosionsgefährdung (Natürliche Erosionsgefährdung, Fruchtfolge 2016-2021 sowie die Szenarien für Mais und Winterweizen) sind jeweils unter Einbezug des mittleren R-Faktors von 2001 bis 2017 (R-M) und des auf 2021 bezogenen R-Faktors (R-T) im Bodenerosionsatlas abrufbar.
Literatur:
Auerswald, K., Fischer, F. K., Winterrath, T. & Brandhuber, R. (2019a): Rain erosivity map for Germany derived from contiguous radar rain data. Hydrology and Earth System Sciences, 23, 1819-1832.
Auerswald, K., Fischer F. K., Winterrath, T., Elhaus, D., Maier, H. & Brandhuber, R. (2019b): Klimabedingte Veränderung der Regenerosivität seit 1960 und Konsequenzen für Bodenabtragsschätzungen. In: Bachmann, G., König, W. & Utermann, J. (Hrsg.): Bodenschutz, Ergänzbares Handbuch der Maßnahmen und Empfehlungen für Schutz, Pflege und Sanierung von Böden, Landschaft und Grundwasser (Loseblattsammlung); Berlin: Schmidt.
DIN 19708:2022-08 (2022): Bodenbeschaffenheit - Ermittlung der Erosionsgefährdung von Böden durch Wasser mit Hilfe der ABAG. Deutsches Institut für Normung e.V.; Berlin.
Schwertmann, U., Vogl, W. & Kainz, M. (1987): Bodenerosion durch Wasser; Stuttgart: Ulmer.