Predictive Landslide Susceptibility Modelling Using Statistical Approaches in Mantsa River catchment, Dawro Zone, South-western Ethiopia
Diese Studie bewertet die Erdrutschanfälligkeit im Einzugsgebiet des Mantsa-Flusses im Südwesten Äthiopiens unter Verwendung von Frequency-Ratio- und logistischen Regressionsmodellen, identifiziert entscheidende Einflussfaktoren wie Landnutzung und Lithologie und zeigt auf, dass das Frequency-Ratio-Modell eine etwas höhere Vorhersagegenauigkeit (AUC = 0,874) erreicht, um die Risikominderung und eine nachhaltige Landnutzungsplanung zu unterstützen.
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Im Hochland von Äthiopien, wo das Land steil in zerklüftete Berge und tiefe Täler ansteigt, ist der Boden von einer langsamen, gefährlichen Bewegung erfüllt. Wenn schwere Regenfälle den Boden durchtränken, können steile Hänge ihren Halt verlieren und Gestein, Schlamm und Trümmer in Richtung der Dörfer und Straßen hinabgleiten lassen. Dieses Phänomen, bekannt als Erdrutsch, ist nicht nur ein plötzliches Ereignis, sondern das Ergebnis eines komplexen Gesprächs zwischen der Form des Landes, der Art des Gesteins unter der Oberfläche, der Menge des fallenden Regens und der Art und Weise, wie Menschen den Boden nutzen. Für die Gemeinschaften, die in diesen steilen Regionen leben, ist das Verständnis darüber, wo solche Rutschungen am wahrscheinlichsten auftreten, eine Frage des Überlebens. Es ermöglicht Planern zu wissen, welche Hänge sicher zum Bauen sind und welche unberührt bleiben müssen, wodurch eine chaotische Naturkraft in ein beherrschbares Risiko verwandelt wird.
Ein Team von Forschern machte sich daran, dieses Risiko im Mantsa-Fluss-Einzugsgebiet zu kartieren, einem spezifischen Gebiet in der Dawro-Zone im Südwesten Äthiopiens. Diese Region ist eine Landschaft der dramatischen Kontraste, mit Höhenlagen, die von tiefen Flusstälern bis hin zu hohen Gebirgskämmen reichen, allesamt geformt durch Wasser und die antike vulkanische Aktivität. Der Boden hier besteht aus Schichten von vulkanischem Gestein, teils hart und teils weich, unter einem Klima, das intensive saisonale Regenfälle bringt. Um eine zuverlässige Gefahrenkarte zu erstellen, baute die Wissenschaft zuerst eine detaillierte Aufzeichnung der Vergangenheit auf. Sie kombinierten Satellitenbilder mit Feldarbeit vor Ort, um 280 spezifische Stellen zu lokalisieren, an denen Erdrutsche aufgetreten waren – von langsam gleitenden Erdflüssen bis hin zu plötzlichen Steinschlägen. Sie teilten diese Liste dann in zwei Gruppen auf: eine, um ihre Computermodelle zu lehren, wie ein Erdrutsch aussieht, und eine andere, um zu testen, ob die Modelle korrekt vorhersagen konnten, wo neue Ereignisse auftreten könnten.
Die Forscher verwendeten zwei verschiedene statistische Methoden, um die Daten zu analysen, wobei sie die Landschaft wie ein Puzzle behandelten, bei dem jedes Teil ein Faktor ist, der einen Rutsch auslösen könnte. Sie untersuchten dreizehn verschiedene Elemente, von der Steilheit des Hangs über die Art des Bodens bis hin zur Nähe zu einer Straße oder einem Bach. Eine Methode, bekannt als Häufigkeitsverhältnis (Frequency Ratio), zählte schlichtweg, wie oft Erdrutsche in jeder Kategorie dieser Faktoren auftraten. Beispielsweise wurde geprüft, ob Erdrutsche häufiger an steilen Hängen als auf flachen Flächen vorkommen oder häufiger in der Nähe von Straßen als fernab davon. Die zweite Methode, die logistische Regression, war komplexer; sie berechnete die Wahrscheinlichkeit eines Rutschs, indem sie alle diese Faktoren gleichzeitig gewichtete, um zu sehen, wie sie interagierten. Beide Ansätze zielten darauf ab, für jeden Quadratmeter des Landes einen einzelnen Wert zu erzeugen, der angibt, wie wahrscheinlich ein Versagen ist.
Die Ergebnisse zeichneten ein klares Bild von Gefahr und Sicherheit im gesamten Einzugsgebiet. Die Modelle zeigten, dass der einflussreichste Faktor nicht die Steilheit des Hügels oder die Art des Gesteins war, sondern wie das Land genutzt wurde. Gebiete, in denen das Land mäßig bewirtschaftet wurde – was oft bedeutete, dass Nutzpflanzen auf steilen Hängen angebaut wurden, nachdem der natürliche Wald entfernt worden war – waren viel wahrscheinlicher von Erdrutschen betroffen als bewaldete Gebiete oder unberührte Wälder. Die Entfernung von Bäumen und die Störung des Bodens durch die Landwirtschaft machten den Boden wesentlich schwächer. Auch die Gesteinsart spielte eine große Rolle; das Gebiet ist von vulkanischem Gestein bedeckt, das sich bei Kontakt mit dem heißen, feuchten Klima und starken Regenfällen in weichen, tonreichen Boden verwandelt, der nur sehr wenig Festigkeit besitzt. Wenn dieser Ton mit Wasser gesättigt wird, wird er rutschig und schwer, was zum häufigsten Typ des Rutschs in der Region führt: einem langsamen, rollenden Erdfluss.
Die durch die Studie erstellten Karten zeigten, dass die höchste Gefahr in spezifischen Taschen der Landschaft konzentriert ist. Die gefährlichsten Zonen finden sich im Südwesten, Nordosten und Südosten des Einzugsgebiets, wo steile vulkanische Hänge auf dichte Netzwerke von Erdspalten und hohe Niederschläge treffen. Dies sind auch die Gebiete, in denen menschliche Aktivitäten, wie Landwirtschaft und Straßenbau, an die Grenzen des Geländes gestoßen sind. Im Gegensatz dazu zeigten die nördlichen und zentralen Teile der Region, die im Allgemeinen flacher und weniger gestört sind, ein viel geringeres Risiko. Die Modelle waren in der Lage, zwischen sicherem und gefährdetem Boden mit hoher Genauigkeit zu unterscheiden, indem sie die Standorte vergangener Erdrutsche in der überwiegenden Mehrheit der Fälle korrekt identifizierten.
Letztendlich bietet die Studie ein praktisches Werkzeug für die Menschen, die in der Dawro-Zone leben. Durch die Identifizierung der spezifischen Kombination aus steilen Hängen, schwachem vulkanischem Gestein, starkem Regen und menschlicher Landnutzung, die zum Versagen führt, bieten die Karten einen Leitfaden für die Zukunft. Sie legen nahe, dass der Schutz der verbleibenden Wälder und Vorsicht beim Ackerbau an steilen Hängen entscheidende Schritte zur Risikominderung sind. Die Forschung bestätigt, dass die Landschaft zwar von Natur aus zu Instabilität neigt, menschliche Entscheidungen das Risiko jedoch entweder verschlimmern oder dazu beitragen können, den Boden stabil zu halten. Mit diesem neuen Verständnis können lokale Behörden nun fundierte Entscheidungen darüber treffen, wo gebaut werden soll, wo Bewohner gewarnt werden müssen und wie sie eine sicherere Koexistenz mit der sich bewegenden Erde planen können.
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