Untersuchung des Wasserstands und der Torfmächtigkeit im Hochmoorgebiet Wildsee mithilfe der geoelektrischen Widerstandstomografie = Investigation of the water level and peat thickness in the Wildsee bog using Electrical Resistivity Tomography

Das Wildseemoor bei Kaltenbronn ist mit einer Gesamtfläche von 187 ha das größte Hochmoorgebiet im Schwarzwald. Aufgrund von hoher Entwässerung zeigt das unter Naturschutz stehende Moor Anzeichen von Degeneration auf. Um geeignete Schutz- und Renaturierungsmaßnahmen zu entwickeln, ist die Kenntnis des aktuellen Zustands des Moorgebiets essenziell. Aus diesem Grund wurden auf einer freien Moorfläche in-nerhalb des Wildseemoors anhand von zwei Kreuzprofilen der Wasserstand und die Torfmächtigkeit mittels geoelektrischer Widerstandstomografie (Electrical Resistivity To-mography, kurz: ERT) untersucht. ... mehrDie Messungen fanden im Zeitraum von Anfang Juni bis Anfang September 2021 statt, um etwaige signifikante Änderungen der Wasser-standshöhe innerhalb der Moorfläche über den Sommer zu erfassen. Durch Inversion der Messdaten wird für die jeweiligen Messprofile ein zweidimensionales Untergrund-modell der spezifischen Widerstandsverteilung erstellt. Hierbei ist bei den kurzen Was-serprofilen eine Berücksichtigung des im Vergleich zur Profilauslage großen Geländere-liefs mittels topografischer Korrektur erforderlich. Auf diese Weise konnte der Wasser-stand innerhalb der Hochmoorfläche auf etwa 20 cm unterhalb der Geländeoberkante bestimmt und mittels manuell gemessenen Wasserspiegelhöhen bestätigt werden. Die durch dichte Vegetation im Randgebiet der Messfläche begrenzte, maximal mögliche Auslagenlänge von 70,5 m reichte bei den Torfprofilen nicht aus, um die Untergrenze der Torfschichten abzubilden. Lediglich im westlichen Randbereich der freien Moorfläche war aufgrund von stetig, in Richtung Westen abnehmenden Torfablagerungen eine teil-weise Erfassung des Mineralbodens möglich. Die Unterkante der Torfschichten wurde hierbei allerdings nicht erreicht, sodass die Gesamtmächtigkeit der Moorlinse nicht er-mittelt werden konnte. Das Auflösungsvermögen der ERT-Messungen ermöglicht die Abbildung des diplotelmischen Moorkörperaufbaus bestehend aus oberflächennahem Akrotelm und permanent wassergesättigten Katotelm. Eine, im Zeitverlauf signifikante Änderung der Wasserstandshöhe konnte allerdings auf Grundlage der Inversionsmo-delle nicht beobachtet werden. Ursächlich hierfür ist die unzureichende Auflösung des minimal realisierbaren Elektrodenabstands von 15 cm.
Die Widerstandstomografie ist damit insgesamt für den Einsatz in Hochmoorgebieten zur generellen Erfassung des Wasserstands und des diplotelmischen Moorkörperauf-baus geeignet. Die Torfmächtigkeit kann ebenfalls mittels ERT ermittelt werden, solange die örtlichen Gegebenheiten im Messgebiet eine ausreichend große Profilauslage zulas-sen. Die Auflösung des Messverfahrens ist allerdings unzureichend, um kleine Änderun-gen des Wasserspiegelniveaus im einstelligen Zentimeterbereich zu erfassen, weshalb das ERT nicht zum Monitoring des Wasserstands in einem Moorgebiet geeignet ist.

The Wildseemoor near Kaltenbronn is the largest bog in the Black Forest and covers a total area of 187 ha. Due to high drainage, the nature reserve shows evidence of degen-eration. In order to develop proper protection and renaturation measures, the current condition of the bog is essential. For this reason, the water level and the peat thickness were investigated on a bog area within the Wildseemoor by means of two cross profiles using electrical resistivity tomography (ERT). Measurements took place from early June to early September 2021 to detect any significant changes in water level elevation within the peatland over the measurement period. ... mehrA two-dimensional subsurface model of the resistivity distribution is created for the individual measurement profiles by inversion of the measured data. Hereby, for the short water profiles, the large surface relief compared to the profile dimensions has to be considered by using a topographic correction. As a result, the water level within the bog has been determined at around 20 cm below the ground surface and confirmed by measuring the water level elevations manually. The maximum length of the peat profiles was limited to 70.5 m due to dense vegetation at the edge of the measurement area and was therefore not sufficient to capture the lower limit of the peat layers. Only in the western edge of the measurement area it was possible to partly record mineral soil as the peat deposits were steadily decreasing in western direc-tion. However, the lower edge of the peat layers was not included, so that the total thick-ness of the bog lens could not be determined. The resolving power of the ERT measure-ments allows to illustrate the diplotelmic structure of the bog consisting of near-surface acrotelm and permanently water-saturated catotelm. Furthermore, a significant change in the water level over time could not be observed using the inversion models because of the insufficient resolution of the minimum feasible electrode spacing of 15 cm.
Resistivity tomography is therefore well suited for use in bog areas for general recordings of the water level and the diplotelmic structure of the bog. In principle, the peat thickness can be determined by using ERT provided that the local conditions in the measuring area allow a sufficiently large profile size. However, the resolution of the measurement method is not sufficient for recording small changes in the water level in the single digit centimetre range. As a consequence, ERT is not suitable for monitoring the water level in a bog area.