Morfostrukturní analýza Etiopské vysočiny pomocí dálkového průzkumu Země

• Název práce v češtině: Morfostrukturní analýza Etiopské vysočiny pomocí dálkového průzkumu Země
• Název v anglickém jazyce: Morphostructural analysis of Ethiopian Highland based on remote sensing
• Klíčová slova: morfostrukturní analýza; lineamenty; geomorfologie; Etiopská vysočina
• Klíčová slova anglicky: morphostructural analysis; lineaments; geomorphology; Ethiopian Highland
• Akademický rok vypsání: 2013/2014
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyzické geografie a geoekologie (31-330)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Vít Vilímek, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 10.12.2013
• Datum zadání: 15.12.2013
• Datum a čas obhajoby: 19.09.2017 10:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 14.06.2017
• Datum proběhlé obhajoby: 19.09.2017
• Oponenti: RNDr. Mgr. Jan Klimeš, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Oblast západní Etiopie, zahrnující Etiopskou vysočinu a Hlavní Etiopský Rift (HER), je územím s velmi pestrým geologickým vývojem, zahrnujícím mimo jiné opakovanou transgresi a regresi moře, výzdvih Etiopské vysočiny, rozsáhlou vulkanickou činnost a otevírání Hlavního Etiopského Riftu (HER). Tyto velmi dynamické endogenní procesy vedly spolu s intenzivní aktivitou exogenní procesů ke vzniku velmi komplikovaného reliéfu, v němž jsou zaznamenány stopy dlouhého a rozmanitého vývoje. Ovšem pro věrohodné objasnění prostorového a časového rámce tohoto vývoje je třeba tyto stopy v současném reliéfu najít, pochopit jejich vzájemné vztahy a popsat jejich projevy.
Tato disertační práce se proto zabývá zkoumáním vlivu tektonických procesů, které jsou hlavním hybatelem formování povrchu Země, na současnou podobu reliéfu Etiopské vysočiny. Nejlepší kronikou, kde lze v podmínkách západní Etiopie zkoumat projevy tektoniky, je údolní síť. Jelikož údolní sítě V Etiopské vysočině vznikají erozní činností tekoucí vody, která je do značné míry kontrolována právě tektonickými a strukturními vlastnostmi horninového prostředí.
Hlavním cílem práce jeobjasnění míry, distribuce a celkového vlivu tektonických predispozic na vývoj jednotlivých morfologických typů údolních sítí za použití metod morfostrukturní a morfometrické analýzy.
Vzhledem k poloze a relativní nedostupnosti a nedostatečném pokrytí oblasti podrobnými daty, byly při práci aplikovány přednostně metody, které vystačí s využitím dat DPZ a z nich odvozené modely reliéfu, zpracované v prostředí GIS.
Dílčími cíli disertační práce poté jsou:
1) Určení vlivu neotektoniky na vývoj reliéfu povodí Modrého Nilu v Etiopské vysočině, tj. analyzovat morfolineamenty, zlomy a údolí v povodí Modrého Nilu a jeho okolí, a to za účelem: A) zjištění které prvky reliéfu představují zlomové struktury v horninovém podloží, a které vznikly díky koncentraci erozních procesů; a B) identifikace s dynamickým vývojem a s tendencemi k říčnímu pirátství;
2) Ověření využitelnosti lineamentů vymezených pomocí automatických metod v programu GIS v okolí Etiopské vysočiny a Hlavního Etiopského Riftu (HER),
3) Analýza údolních sítí: A) rekonstrukce vývoje údolních sítí povodí Modrého, tj. popis možného vývoje údolních sítí; B) Analýza vlivu neotektoniky na formování údolních sítí nacházejících se na hranici Etiopské vysočiny a HER a reprezentujících současné procesy, které aktivně formují tuto krajinu;
Údolní sítě jsou specifickými fraktály (Burrough, 1981) a jsou charakteristické hierarchickým měřítkem (Bendix, 1994), které vyjadřuje jejich soběpříbuznost (Mandelbrot, 1967) a soběpodobnost (Voss, 1988). Hierarchické měřítko způsobuje, že je tvar údolní sítě v daném měřítku ovlivněn celkem nadřazeného měřítka a naopak ovlivňuje podcelek hierarchicky nižšího měřítka (Bendix, 1994). Vzhledem k hierarchickému měřítku a fraktálové podstatě údolních sítí musí být k reprezentativnímu a objektivnímu zhodnocení tvarů údolních sítí použito vhodných kvantifikačních charakteristik a zvoleno vhodné měřítko. Dílčími cíli analýzy údolních sítí jsou:
3.3) Definovat kvantifikační charakteristiky, s jejichž pomocí je možné charakterizovat morfologii (tvar) údolní sítě, a určit jejich proměnlivost způsobenou zvětšením měřítka;
3.4) Určení rezistivity / senzitivity klasifikace údolní sítě při změně velikosti hodnotících čtvercových gridů (změna měřítka) a nalezení rozměrově vhodných čtvercových gridů (měřítko) pro morfologickou klasifikaci údolních sítí ve studované části povodí Modrého Nilu;
3.5) Testování metod fraktální a multifraktální geometrie při mofrostrukturní analýze reliéfu, tj. porovnání změn hodnot multifraktálních dimenzí v různých typech reliéfů – různá míra vlivu neotektoniky na tvorbu údolních sítí, odlišné stáří reliéfu, či odlišné procesy formující současnou krajinu.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The Western part of Ethiopia, including the Ethiopian Highlands and Main Ethiopian Rift, is among the most tectonically influenced areas in the world. This area has been influenced by sea transgressions, tectonic uplift, episodic volcanism and the opening of the rift system. These very dynamic endogenous processes have led (along with the intense activity of exogenous processes) to the emergence of a very complicated landscape, in which traces of long and varied development have been recorded. However, in order to understand this development, it is necessary to find evidence of this in the current landscape and to understand their mutual relations.
This dissertation deals with a study of the influences of the tectonic processes that form the surface of the Earth, on the current forms of the landscape of the Ethiopian Highlands. The best way to study tectonics in Western Ethiopia is to study the valley networks, as the valley networks in the Ethiopian Highlands are formed by flowing water erosion, which is largely controlled by the tectonic and structural properties of the rock environment.
The main aim of the dissertation is toclarify the extent, distribution and overall influence of tectonic predispositions to the development of individual morphological types of valley networks using morphostructural and morphometric analysis.
The location of the study area, the relative inaccessibility of the study area and the insufficient coverage of the area by detailed data, all led to the application of methods using remote sensing data and derived models of the relief processed in a GIS environment.
The following objectives of the dissertation are:
1) to determine the neotectonic influences of the Blue Nile Basin (Ethiopian Highlands) development, i.e. A)analyse the morpholineaments, faults and valley networks of the Blue Nile Basin and their relationships; B) determine which elements are probable zones of brittle fractures of bedrock and which serve as concentrations for erosion processes; C) identify areas with the most dynamic changes and river piracy;
2) to perform an automated lineament extraction within the Main Ethiopian Rift and the Ethiopian Highlands;
3) to analyse the valley network: A) reconstruct the development of the Blue Nile valley network; B) analyse the impact of neotectonics on the formation of the valley networks at the border of the Ethiopian Highlands and Main Ethiopian Rift, which represent the current dynamic landscape development.
The valley networks are specific fractals (Burrough, 1981) and are classified using a hierarchical scale (Bendix 1994) that expresses their self-affinity (Mandelbrot 1967) and self-similarity (Voss 1988). Considering the fractal nature of valley networks, their morphometric characteristics and precisely determined scale are indispensable for correct classification of the valley networks. The following objectives of the valley network analysis are:
3.3) to define quantificators, which support the characterization of the shape (i.e. morphology type) of the valley networks and determine the variability of these quantificators due to increasing scale;
3.4) to determine the resistivity/sensitivity of the valley network classification in order to resize the evaluation grids, and to define, based on a fractal cellular model, a dimensionally suitable square grid for morphological classification of the valley networks in the upper part of the Blue Nile Basin;
3.5) to define and evaluate certain methods of determining the fractal dimension of valley networks and the Renyi multifractal spectrum of valley networks based on monofractal dimensions; and to detect changes of fractal dimension values with different valley network properties – changes of valley networks type or changes of the influence of neotectonics on the formation of the landscape.