Geomorphologisch-archäologischer Survey in Abu Tabari — Wadi Howar, Sudan.

David Haberlah

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Sep 11, 2022

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(originally submitted as my Geography MSc thesis in 2003 in German)

Wissenschaftliche Arbeit zur Erlangung des Grades eines Diplom-Geographen über das Thema:

Geomorphologisch-archäologischer Survey in Abu Tabari. Aufbau und exemplarische Nutzung eines Satellitendatengestützten Navigations-Informations-Systems

• 1. Gutachter: Prof. Dr. H.-J. Pachur
• 2. Gutachter: Prof. Dr. B. Meissner

eingereicht von:

• David Haberlah (Freie Universität Berlin, Fachbereich Geowissenschaften/ Dept. of Earth Sciences — Matrikel-Nr.: 3606131)

Einleitung

Wissenschaftliche Expeditionen in der Sahara stehen vor der Herausforderung, ein ausgedehntes, meist wenig erforschtes Gebiet innerhalb einer begrenzten Zeitspanne unter vielfältigen Fragestellungen bearbeiten zu müssen. Als Teilnehmer verschiedener Expeditionen konnte ich die Erfahrung machen, dass eine effektive Durchführung solcher Forschungsaufenthalte im Gelände stark von der Qualität der im Vorfeld erstellten bzw. zusammengestellten kartografischen und fernerkundlichen Arbeitsgrundlage abhängig ist. Eine reibungslose Navigation mit der Möglichkeit gezielt Lokationen anzusteuern, bestimmt in entscheidendem Maße wie viel Zeit für die eigentliche wissenschaftliche Arbeit im Feld verbleibt. Bei der Durchführung eines Surveys ist es sowohl während des Geländeaufenthaltes als auch in der Nachbereitung von Vorteil, wenn die Aufzeichnungen der Geländeparameter und die Dokumentation des Arbeitsablaufes in einem System zusammengeführt werden.

Mit der vorliegenden Arbeit wird die Konzeption eines Navigations-Informations-Systems und seine Anwendung während einer knapp einmonatigen archäologischen Kampagne in der nordwestsudanesischen Sahara zusammen mit den erhobenen geowissenschaftlichen und archäologischen Daten vorgestellt. Das Untersuchungsgebiet liegt etwa 300 km westlich des Nils in einem als “Abu Tabari” bezeichneten Bereich des Wadi Howar. Die Expedition wurde vom Sonderforschungsbereich (SFB) 389 “Arid Climate, Adaptation and Cultural Innovation in Africa” (ACACIA) im Rahmen des Teilprojekts A2 “Wadi Howar: Settlement Area and Thoroughfare at the Southern Margin of the Libyan Desert” unter der Leitung von Dr. Mathias Lange im Winter 2003 durchgeführt.

Zur Vorbereitung der Forschungsexpedition wurde ein auf die speziellen Anforderungen des Unterfangens zugeschnittenes Navigations-Informations-System entwickelt. Dieses aus GPS-Empfänger, Laptop, Navigationssoftware und einer geografischen Datenbank bestehende System umfasst neben bestehenden Kartenwerken eine aus Satellitenbilddaten aufgebaute Visualisierungsbasis. Die Beschreibung des Aufbaus dieses satellitendatengestützten Navigations-Informations-Systems nimmt das erste Kapitel der vorliegenden Arbeit ein. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Darstellung der Aufarbeitung des Satellitenbildmaterials, dem als Basis für die Navigation im Gelände und die Visualisierung von Geodaten eine zentrale Rolle zukommt. Parallel zu der für die besonderen Anforderungen des Navigations-Informations-Systems entwickelten fernerkundlichen Visualisierungsbasis wurde eine analoge Satellitenbildkartenserie im Maßstab 1:250000 erstellt.

Im zweiten Kapitel wird zunächst der aktuelle geowissenschaftliche und archäologische Forschungsstand über das Untersuchungsgebiet dargestellt. Einer geografischen Beschreibung der Wadi Howar Region mit dem Schwerpunkt auf seinem Unterlauf und dem Gebiet von Abu Tabari folgt ein geologischer Abriss. Anschließend wird die schwerpunktmäßig aus sedimentologischen Untersuchungen rekonstruierte holozäne Klimaentwicklung ausführlich beschrieben. Dieser folgt eine Aufführung der eng mit ihr im Zusammenhang stehenden neolithischen Besiedlungsgeschichte des Unteren Wadi Howar. Sie wird unter dem Gesichtspunkt aufeinander folgender, auf die Umweltveränderungen reagierender Subsistenzwirtschaftsweisen dargestellt. Bei den mit Siedelplätzen vergesellschafteten Artefaktinventaren wird besonders auf die Keramik eingegangen. Über die Art der Keramik lässt sich eine chronologische Einordnung von Befunden vornehmen, die für die Einteilung der im Gelände aufgezeichneten archäologischen Fundplätze angewandt wird.

Im dritten Kapitel erfolgt die Beschreibung geowissenschaftlicher und archäologischer Geländeparameter, die während des Feldeinsatzes über einen Zeitraum von drei Wochen systematisch erhoben wurden. Da die Dokumentation des Surveys nur zum Teil direkt in dem Navigations-Informations-System erfolgte, werden in der Nachbereitung alle zusätzlichen Aufzeichnungen wie Surveybögen und digitale Fotos in das System miteingebunden. Die Datenbank wird so aufgearbeitet, dass sich sämtliche Daten übersichtlich abfragen und thematisch visualisieren lassen. Um der übergeordneten Forschungsfrage der Expedition nach der räumlich-zeitlichen Verbreitung neolithischer Siedelaktivitäten zu entsprechen, werden aus den tabellarisch aufgeführten Geländebeobachtungen exemplarisch die Daten herausgegriffen, beschrieben und thematisch visualisiert, die in diesem Zusammenhang wesentlich erscheinen.

Im vierten und letzten Kapitel der Arbeit werden die in verschiedenen thematischen Komplexen abgehandelten Geländebeschreibungen interpretiert und miteinander in Zusammenhang gebracht. Die Interpretationsansätze werden kritisch auf ihre Kohärenz mit Aussagen in der Fachliteratur geprüft.

Das Satellitengestützte Navigations-Informations-System

Jede systematische wissenschaftliche Geländeuntersuchung, im Weiteren als “Survey” bezeichnet, sammelt “Geodaten”. Geodaten sind nicht inhaltlich über die Art ihrer thematischen Informationen definiert, sondern darüber, dass sie sich einer bestimmten Lage oder Ausdehnung im Raum zuordnen lassen. Raumrelevante Daten mit einer zeitlichen Dimension sind nach dem Verständnis der modernen Geowissenschaften “Geoinformationen”. So gesehen sind archäologische Daten Geoinformationen, die in einem “Geoinformationssystem” (GIS) zusammengetragen und in Beziehung zueinander und zu anderen Geodaten gebracht werden können. Durch ihren Bezug auf den Raum lassen sie sich vor dem abstrahierten Abbild desselben auf Karten zweidimensional oder in Höhenmodellen dreidimensional darstellen. Für die qualitative Interpretation von geografischen Informationen erhält ihre thematische Visualisierung auf dem Monitor (screen) eine besondere Bedeutung. Es ist wünschenswert, diese flexible Bildschirmdarstellung mit einer direkten Eingabe neu erhobener Geodaten schon während des Geländeeinsatzes kombinieren zu können. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn es sich um einen mehrwöchigen Survey handelt, und neu gewonnene Daten die räumliche Ausrichtung des verbleibenden Geländeaufenthaltes beeinflussen können.

Die ständige Positionsbestimmung während einer Expedition ist von immanenter Wichtigkeit. “Voraussetzung zur Erfassung von Geländedaten ist die Orientierung im Gelände” (MEISSNER et al. 1999:587). Bei der für den Survey erforderlichen Genauigkeit erfolgt die Lagebestimmung über ein auf Satelliten basierendes “Globales Positionierungssystem” (GPS).

Die Integration der Daten aus der laufenden Ortsbestimmung in ein bestehendes Geoinformationssystem sowie ihre direkte bildliche Darstellung auf dem Monitor lassen sich in einem Navigations-Informations-System realisieren.

Komponenten des Navigations-Informations-Systems

Das für den nachfolgend beschriebenen Survey konzipierte Navigations-Informations-System besteht aus fünf Komponenten: Globales Positionierungssystem, GPS-Empfänger, Laptop, Navigationssoftware und einer geografischen Informationsbasis.

Globales Positionierungssystem

Bei dem Globalen Positionierungssystem (GPS) handelt es sich um ein nominell auf 24 Satelliten basierendes, von “Navstar” (https://gps.losangeles.af.mil/) betriebenes Radiopositionierungssystem, das weltweit eine passive akkurate Bestimmung von Position, Geschwindigkeit und Zeit (PVT-fix) erlaubt. Die 24 Navigationssatelliten umlaufen zweimal täglich die Erde auf 6 orbitalen Bahnen, in einer Höhe von ca. 20200 km (s. Abb. 01).

Sie senden aktiv Radiosignale auf den Bändern 1575,42 MHz (L1) und 1227,6 MHz (L2) zusammen mit einer ergänzenden Navigationsnachricht der Kontrollstation (MCS) der “Falcon Air Force Basis” in Colorado Springs auf 50 Hz. Die Navigationsnachricht besteht aus Informationen über die Gesamtkonstellation der Satellitenflotte (almanac), den aktuellen orbitalen Korrekturwerten der einzelnen Satelliten (ephemeris) und den Signalstörungen durch die Ionosphäre. Zivile Nutzer können nur einen Teil des unverschlüsselten L1-Bandes (coarse/acquisition code) mit einem GPS-Gerät empfangen, decodieren und zur Positionsberechnung nutzen. Es besteht aus bestimmten Satelliten zuordbaren Sendezeiten. Aus mindestens 4 solcher Signale kann der GPS-Empfänger über Entfernungsberechnungen (range measurement calculation) die eigene 3D-Position als Schnittpunkt der Entfernungssphären ermitteln (vgl. U.S. COAST GUARD NAVIGATION CENTER 1996:1.1–1.5).

GPS-Empfänger

Die Grundanforderungen an den GPS-Empfänger sind, dass die Positionsberechnung aus einer möglichst hohen Anzahl von parallel empfangbaren Satellitensignalen erfolgt, und dass eine Schnittstelle zur Übertragung der Daten an den Laptop vorhanden ist. Des Weiteren ist ein gut verarbeitetes und robustes Gerät erforderlich, da es im täglichen Geländeeinsatz in der Wüste unvermeidlich hohen Temperaturen sowie dem allgegenwärtigen Sand ausgesetzt wird. Ferner ist es von Vorteil, wenn der GPS-Empfänger auch ohne Anbindung an einen Laptop eingesetzt werden kann und die Stromversorgung alternativ zu Akkus auch über Autobatterie möglich ist. Das “Garmin 12” ist ein diesen Anforderungen Genüge leistendes Gerät, auch wenn die Datenübertragung auf ein serielles Kabel beschränkt und der interne Speicherplatz sehr bescheiden bemessen ist (vgl. www.garmin.com/products/gps12/spec.html 05/2004).

Laptop

Bei dem Laptop sind die Grundanforderungen eine serielle Schnittstelle (bzw. ein USB-Adapter mit installiertem Treiber) und ein Stromadapter, mit dem das Gerät über Autobatterie betrieben werden kann. Wichtig sind außerdem ein Bildschirm, der für den Einsatz in lichtstarker Umgebung konzipiert wurde, eine qualitativ hochwertige Festplatte, an die aufgrund unvermeidbarer Erschütterungen während der Fahrtaufzeichnung im Gelände besondere Anforderungen gestellt werden, sowie eine stabile und möglichst geschlossene Verarbeitung des gesamten Gerätes. Da der Laptop auf den Knien des Beifahrers aufliegt, sollte die Lüftung die Luft nicht von unten ansaugen und das Gerät ein möglichst geringes Gewicht haben. Die Prozessorleistung ist dagegen nachrangig. Ein Arbeitsspeicher von 64 MB SDR-RAM (Single Data Rate Random Access Memory) reicht für die eigentlichen Aufzeichnungen und die Navigation aus. Die nachfolgend vorgestellte Navigationssoftware läuft auf “Windows 95” und allen nachfolgenden Betriebssystemen.

Navigationssoftware

Die Navigationssoftware ermöglicht den Datentransfer zwischen Laptop und GPS-Empfänger sowie die Darstellung und Verarbeitung der GPS-Signale. Die Navigation im Gelände erfolgt vor einem auf dem Monitor visualisierten Bildhintergrund, der wahlweise aus unterschiedlichen Karten, Fernerkundungsdaten und einem digitalen Höhenmodell bestehen kann. Ein zentrales Kriterium für die Wahl eines bestimmten Navigationsprogramms ist die Unterstützung einer Vielzahl von Bildformaten, insbesondere solcher, die eine geografische Codierung zulassen. Bereits georeferenzierte Daten sollten sich direkt über ihre Metainformationen (header) einlesen und gescannte Karten beim Importieren kalibrieren lassen.

Neben einer Visualisierung der durch den GPS-Empfänger berechneten aktuellen Lage im Raum hat die Navigationssoftware vielfältige Funktionen einer geografischen Datenbank zu erfüllen. Die Positionsbestimmungen sollten übersichtlich in eine Datenbank geschrieben und mit bereits vorhandenen Geodaten der Region zum Zwecke interaktiver Visualisierung zusammengeführt werden. Das Programm sollte in der Lage sein, möglichst viele unterschiedliche Formate importieren und exportieren zu können, um eine breite Informationsbasis aus unterschiedlichen Quellen im Vorfeld aufzubauen und eine Nachbereitung, auch durch andere Software, zu ermöglichen. Eine Strukturierung der Datenbank unter formalen Aspekten sollte sich zudem in thematische Bereiche gliedern lassen, die interaktiv als Ebenen (layer) über dem Kartenhintergrund visualisiert werden können. Es ist wünschenswert, dass sich die Datensätze optional mit einem Schreibschutz und Metainformationen versehen lassen.

Das Navigationsprogramm “TouraTech QV 3.0” (www.ttqv.com, s. CD02 …/software/ttqv/qv3.exe, 25 Tage Demomodus, im Materialband) erfüllt diese Anforderungen neben einer Vielzahl weiterer nützlicher Funktionen, die teilweise im direkten Austausch mit den Entwicklern der Software für die speziellen Ansprüche der nachfolgend beschriebenen geografischen Informationsbasis und ihren Einsatz entwickelt wurden.

Aufbau der geografischen Informationsbasis

Der Begriff “geografische Informationsbasis” umfasst alle Geoinformationen, die in der Datenbank des Navigations-Informations-Systems gespeichert sind. Dabei handelt es sich um die im Vorfeld erarbeiteten Visualisierungsgrundlagen sowie um Geodaten punktueller, linearer und flächenhafter Art.

Kartengrundlage

Die räumliche Darstellung von Geodaten sowie die eigentliche Navigation erfolgt über eine Visualisierung auf dem Monitor vor dem Hintergrund einer abstrahierten Abbildung der betreffenden Geosphäre. Diese hat als möglichst detaillierte “latente Karte” die beiden zentralen Aufgaben, die Orientierung im Feld zu unterstützen und als Basis für die Darstellung gewonnener Surveydaten zu fungieren (vgl. LEHMANN 1993:16; MEISSNER 2002:363). Im Gegensatz zu analogen Arbeitskarten erfolgen Datenerfassung und ihre Darstellung im Navigations-Informations-System zeitgleich. Der Geländebefund kann auf diese Weise direkt mit der im Satellitenbild dargestellten Oberflächenbeschaffenheit korreliert werden. Ein solcher Prozess setzt allerdings Erfahrungen in der Satellitenbildinterpretation des jeweiligen Naturraumes beim Navigator voraus (vgl. MEISSNER 1988:6/ 2002:366). Ein weiterer Vorteil des Navigations-Informations-Systems gegenüber analogen Karten besteht in der Möglichkeit, interaktiv flexibel zwischen diversen Visualisierungshintergründen zu wechseln und diese miteinander zu kombinieren. Thematische Informationen unterschiedlicher Karten können beispielsweise mit Satellitenbildern verschnitten und diese bei Bedarf über digitale Höhenmodelle projiziert werden. Dabei gilt es kritisch die unterschiedlichen Qualitäten und Maßstäbe der verwendeten Daten zu berücksichtigen (vgl. LEHMANN 1993:15; MEISSNER 2002:368).

Eine wichtige Aufgabe im Vorfeld von Expeditionen ist es, eine möglichst breite und flächendeckende Basis unterschiedlicher Karten zusammenzutragen oder zu erarbeiten. “Geowissenschaftliche Forschung in ariden Räumen benötigt bereits bei der Geländearbeit Karten zur Orientierung und zum Speichern der Geländedaten” (MEISSNER 1988:7).

Um die Topografie des Geländes, die Lage und den Verlauf von Elementen wie Brunnen oder Pisten einschätzen sowie Landschaftsmerkmale namentlich benennen zu können, sind topografische Karten unersetzlich.

Das flächendeckende nationale Kartenwerk des Sudan liegt im Maßstab 1:250000 vor. Die Karten weisen eine starke Variabilität der Informationsdichte und große Lageungenauigkeiten auf und sind, abgesehen von einigen wenigen Ausnahmen, über 50 Jahre lang nicht mehr aktualisiert worden (vgl. LEHMANN 1993:17). Aus diesem Grund werden im Navigations-Informations-System die russischen topografischen Militärkarten mit einem Maßstab von 1:500000 verwendet. Sie wurden Anfang der achtziger Jahre erstellt und sind ebenfalls durch unterschiedliche Lagegenauigkeiten gekennzeichnet. Teilweise sind Fehlplatzierungen von über 5 km, sowie Interpretationsfehler der verwendeten Fernerkundungsdaten auszumachen. Von allen zur Verfügung stehenden Kartenwerken besitzen sie dennoch die höchste Informationsdichte.

Durch Kooperation zwischen dem “Sonderforschungsbereich 389” (ACACIA) und dem “Institut für Geoforschung” der TFH Berlin (GEO3) konnten die im Rahmen des “Sonderforschungsbereichs 69” (“Geowissenschaftliche Probleme in ariden und semiariden Gebieten”) Ende der achtziger Jahre erstellten, das Untersuchungsgebiet flächendeckend behandelnden Arbeitskarten “Working Sheets 1:250000” gescannt und in das Navigations-Informations-System integriert werden. Es handelt sich um Satellitenbildkarten aus manuell erstellten Bildmosaiken monochromatischer Darstellung des sechsten Bands (0,7–0,8 µm) der Landsat-Satelliten vom Typ “Multispectral Scanner” (MSS), die handschriftlich mit topografischen Informationen und einem geografischen Netz versehen wurden (vgl. MEISSNER 1988; LEHMANN 1993:13; LIST 1999:560; RICHARDS & JIA 1999:11–13, mündl. Mitt. B. MEISSNER Berlin, 2002). Da es sich um eine kontrastarme, braunweiße, auf ein Band mit einer geometrischen Auflösung von 79 x 79 m beschränkte Darstellung der Satelliteninformationen mit beachtlichen Lageungenauigkeiten handelt, sind hier vor allem die aus den Geländeaufenthalten resultierenden beobachtenden Bemerkungen von Interesse.

Dank der guten Zusammenarbeit mit der “Geological Research Authority of the Sudan” (GRAS) konnte außerdem die von dieser in Auftrag gegebene und vom “Robertson Research Institute” erstellte geologische Kartenserie “Geological Map of the Sudan” gescannt und als thematische Flächeninformation mit einem Maßstab von 1:1000000 in das System importiert werden. Auch diese Kartenserie ist mit Lageungenauigkeiten im Kilometerbereich behaftet und, allein auf Grund ihres kleinen Maßstabs, nicht als Basis für einen regionalen Survey geeignet.

Satellitenbildbasis

Die unbefriedigende Kartenbasis kann durch Generierung eigener, speziell für das Navigations-Informations-System aufbereiteter Satellitenbilder verbessert werden. Anstelle der bereits vorliegenden thematischen Informationen sollte hier der Schwerpunkt auf einer optimalen Lagegenauigkeit sowie auf einer hohen geometrischen und spektralen Auflösung liegen. Darstellungen in einem festgelegten Maßstab sowie Projektionen von Gradnetzen sind nicht sinnvoll, da diese im Navigationsprogramm selbst interaktiv bestimmt werden können.

Aus diesen Überlegungen heraus wurden Satellitenbildkacheln berechnet, welche sich bei Bedarf zu einer flächendeckenden analogen Kartenserie weiterverarbeiten lassen.

Während des Bearbeitungszeitraums konnten über einen Server der “University of Maryland” im Rahmen des Projekts “Global Land Cover Facility” (GLCF) kostenlos flächendeckende “Landsat Thematic Mapper 5”-Aufnahmen des Sudan über das Internet bezogen werden (http://glcf.umiacs.umd.edu/data/landsat/). Die Szenen, die den Nordwesten des Landes abdecken, wurden in den Jahren 1984 bis 1987 jeweils in den Wintermonaten September bis November aufgenommen. Ein großer Vorteil dieser Daten gegenüber Daten des gleichen Aufnahmesystems, die im Rahmen der verschiedenen Sonderforschungsbereiche angeschafft wurden, besteht in ihrer bereits erfolgten geometrischen Korrektur. Während verschiedener Geländeaufenthalte im Vorfeld konnte durch Vergleiche eine konstante Genauigkeit auf den (Misch-) Pixel, also auf ca. 50 m genau, verifiziert werden. Dazu wurde die mit einem GPS-Empfänger ermittelte Lage eindeutiger Geländepunkte (Ground Control Points) mit den korrespondierenden Signalen im betreffenden Satellitenbild verglichen. Damit bilden die vorliegenden Satellitendaten eine Basis, mit der sich Lagefehler in den bestehenden Kartenwerken quantifizieren lassen. Es gilt unter allen Umständen bei den Arbeitsschritten, die zu den Satellitenbildkacheln für das Navigations-Informations-System und den analogen Arbeitsblättern einer neuen Satellitenbildkartenserie führen, diese Kalibrierung beizubehalten.

Konzeption der Satellitenbildkacheln

Die Satellitendaten liegen in Form von sich unterschiedlich stark überlappenden Einzelszenen mit einer jeweiligen Ausdehnung von 170 x 183 km vor. Weder zu Navigationszwecken am Bildschirm noch für die Ausgabe als Karten in einem bestimmten Maßstab ist es vorteilhaft, mit den Originalsatellitenszenen zu arbeiten.

Bei der Konzeption von Satellitenbildkacheln und Kartenblättern ist es wichtig, im Vorfeld einen Plan über den Ablauf der Arbeitsschritte (work flow) zu erstellen. Dadurch wird ein Qualitätsverlust der Originaldaten durch die zu erfolgenden Arbeitsschritte minimiert und keine Zeit durch Doppelarbeit verloren. Die Satellitenbildkacheln sollten sich direkt zu einem analogen Kartenprodukt weiterverarbeiten lassen. Nach eigenen Erfahrungen eignen sich “Thematic Mapper 5”-Daten, bedingt durch ihre geometrische Auflösung, nur für kartografische Darstellungen bis zu einem Maßstab von 1:200000. Bei größeren Maßstäben werden lediglich die aus dem Aufnahmeprozess des Satelliten resultierenden Pixel (instantaneous field of view — IFOV) vergrößert.

Unter diesen Gesichtspunkten bietet es sich bei der Entwicklung der Satellitenbildkacheln an, das bestehende Blattschnittsystem des sudanesischen nationalen Kartenwerks 1:250000 zu übernehmen. Dieses basiert auf dem internationalen UTM-System (Universal Transversal Mercator Projection) mit jeweils sechs Längengrade breiten Meridianstreifen (“Zonen”), die vom Mittelmeridian 177° westliche Länge ausgehend Richtung Osten nummeriert werden. Die Surveyregion liegt in der vom Mittelmeridian 27° östliche Länge gebildeten “Zone 35”. Die Zonen sind in breitenkreisparallele “Bänder” untergliedert (vgl. HAKE et al. 2002:77f). Die Benennung des sudanesischen Blattschnittsystems weicht von der internationalen Norm ab, indem mit einem Breitenkreisunterschied von jeweils 4° vom Äquator nach Norden (“N”) Buchstaben, beginnend mit “A” in alphabetischer Reihenfolge vergeben werden. Die sich ergebenden “Felder” werden in Anlehnung an die geografischen Blattschnittkoordinaten alle 1,5° Länge und 1° Breite unterteilt. Von der linken oberen Ecke aus wurden die Kacheln zeilenweise beginnend mit “A”, mit Buchstaben versehen.

Die Kachel, die die Surveyregion abdeckt, hat somit die Bezeichnung “NE35K” mit dem Namenszusatz “Gebel Rahib” (s. Fototafel 01: “Sheet Line System”).

Kachelgröße

Die durch diese Kartenserie vorgegebene Größe der Satellitenbildkacheln eignet sich gleichermaßen für die Navigation auf dem Monitor. Das relative Kantenverhältnis von 1.5° Breite zu 1° Länge entspricht in dieser geografischen Breite ungefähr dem Standardbildschirmverhältnis von 4/3 (SVGA 800/600, XGA 1024/768, SXGA 1400/1050, UXGA 1600/1200). Im Gegensatz zu den analogen Kartenblättern sollten die digitalen Kacheln die geometrische Originalauflösung der Satellitendaten beibehalten. Bei einer 1:1 Darstellung auf dem Laptopmonitor bildet ein Bildschirmpixel einen “IFOV” ab, was bei einer Auflösung von 96 dpi (dots per inch) und der Kantenlänge eines “IFOV” von 28,5 m einem Maßstab von 1:107717 entspricht. Selbstverständlich können die Kacheln durch die stufenlose Zoom-Funktion der Navigationssoftware auch in anderen Maßstäben dargestellt werden.

Im Rahmen der Erarbeitung der Satellitenbildkacheln muss auch die Dateigröße beachtet werden. Bei der Arbeit an Laptops mit kleinerem Arbeitsspeicher sind Bildabmessungen einer Kachel von etwa 5600 x 3900 Pixel bei einer Farbauflösung von 24 Bit problematisch. Bei der Verwendung herkömmlicher Kompressionsformate müssten ca. 62 MB im RAM geöffnet werden.

Als weiterer Punkt kommt hinzu, dass der Speicherplatz älterer Laptops knapp bemessen ist. Um die Georeferenzierung beizubehalten, würden normalerweise die Kacheln als *.GEOTIFF-Dateien (geographic data embedded tagged image file format) gespeichert werden. Bei drei verschiedenen Bandkombinationen, die für das Navigations-Informations-System jeweils als eigenständige Datei abgespeichert werden müssen, ergibt sich schon bei fünf Kartenblättern ein Speicherplatzbedarf von knapp 1 GB. Sowohl das Problem eines kleinen Arbeitsspeichers als auch das eines beschränkten Speicherplatzes auf der Festplatte können jedoch durch die Verwendung eines neuen kommerziellen Formates (ECW), welches “TouraTech QV 3.0” über ein “Plug-In” unterstützt, gelöst werden (vgl. Kapitel 1.2.2.2.3.).

Bandkombinationen

Aus den 7 spektralen, jeweils diskret mit 8 Bit aufgezeichneten Bändern der Landsat-Satelliten vom Typ “Thematic Mapper” (TM) können immer nur 3 den Bildschirmfarbkanälen R (rot), G (grün) und B (blau) zugeordnet werden. Da das thermale sechste Band (“TM6” 10,4–12,5 µm) mit 120 x 120 m eine geringere geometrische Auflösung als die anderen 6 Bänder mit 28,5 x 28,5 m aufweist, wurde es für die Erstellung der Satellitenbildkacheln nicht verwendet. Bei einem großen Anteil der vorliegenden Satellitenszenen im weiteren Untersuchungsgebiet wurde das fünfte Band (“TM5” 1,55–1,75 µm) auf Grund von Sensorproblemen nur binär aufgezeichnet. Damit konnten letztendlich nur die drei Bänder aus dem visuell sichtbaren elektromagnetischen Wellenlängenbereich (“TM1” 0,45–0,52 µm, “TM2” 0,52–0,6 µm, “TM3” 0,63–0,69 µm), ein Band aus dem Nahen Infrarotbereich (“TM4” 0,76–0,9 µm) und eines aus dem Kurzwelligen Infrarotbereich (“TM7” 2,08–2,35 µm) miteinander sinnvoll kombiniert werden (vgl. RICHARDS & JIA 1999:13).

Eine Standardkombination für aride Gebiete ist “TM7”, “TM4”, “TM1” (R, G, B), da diese Bänder bei einem relativ natürlichen Erscheinungsbild den größtmöglichen aufgezeichneten Spektralbereich abdecken (vgl. LIST 1999:570). Eine weitere häufige Kombination ist das vor allem unter Vegetationsgesichtspunkten interessante “Falschfarbenkomposit” („false color composite“) aus einer Kombination der Bänder “TM4”, “TM3” und “TM2” (R, G, B). Bei dem “Falschfarbenkomposit” wird das ausgeprägte Reflexionsmaximum von Chlorophyll im nahen Infrarotbereich (red edge) dem roten Bildschirmkanal zugeordnet. Dadurch erscheint die Vegetation auf dem Satellitenbild in Abhängigkeit von ihrem Chlorophyllgehalt in roten Abstufungen und lässt sich leicht von anderen Geländemerkmalen unterscheiden (s. Abb. 02).

Eine dritte Kombination, die sich aus den flächendeckend zur Verfügung stehenden Bändern anbietet, ist “TM3”, “TM2”, “TM1” (R, G, B). Einerseits befinden sich alle drei Bänder im begrenzten Spektralbereich des sichtbaren Lichts (VIS), womit die Information aus der Kombination ihrer Signale stark redundant ist. Andererseits ergibt sich aus der Zuordnung auf die ihnen entsprechenden Farbkanäle ein Abbild, welches der menschlichen Wahrnehmung der Geosphäre am nächsten kommt. Im Vergleich mit generell aussagekräftigeren Bandkombinationen zeigt sich, dass bestimmte Phänomene wie dünne Wolkenschleier oder Eisenoxidvorkommen vom menschlichen Auge besser in einem Satellitenbild der Bandkombination “TM3”, “TM2”, “TM1” (R, G, B) bestimmt werden können.

Weitere Kombinationen sind für spezifische Fragestellungen sinnvoll. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn in einem möglichst eng begrenzten Raum (spatial subset) manuell abgestimmte Kontrastmodifikationen und Generierung neuer Bänder mit Hilfe mathematischer Operationen zwischen den korrespondierenden Pixelwerten unterschiedlicher Kanäle (vector space operation) durchgeführt werden (vgl. RICHARDS & JIA 1999:89–110,133–153). Ein solches Vorgehen bietet sich nicht für eine kontinuierliche, großräumige Kartenserie an (vgl. LIST et al. 1987:912).

Erarbeitung der Satellitenbildkacheln

Der erste Schritt bei dem Aufbau der Visualisierungsbasis für das Navigations-Informations-System ist die Datenakquisition. Sie erfolgte für das genannte Projekt durch Download der benötigten Satellitendaten vom GLCF-Server (http://glcfapp.umiacs.umd.edu) über das Internet. Für den zeitaufwendigen Transfer dieser beachtlichen Datenmengen erweist sich die kostenlose, sich über Werbung finanzierende Software (adware) “NetAnts 1.25” (www.netants.com, s. CD02 …/software/netants/setup.exe) als hilfreich, da sich alle einzeln auf dem Server gespeicherten Bänder einer Satellitenszene über ein “Plug-In” aus dem Standardbrowser (z.B. “Internet Explorer 6”) heraus in einem Arbeitsschritt anwählen und in einer Stapelverarbeitung (batch) herunterladen lassen. Die Anzahl der Dateien, die simultan geladen werden, lässt sich, der Beschränkungsauflage des “Host Servers” entsprechend einstellen, und abgebrochene Downloads können zu einem späteren Zeitpunkt nahtlos fortgesetzt werden.

Daran anschließend folgt eine Vielzahl von Arbeitsschritten der Datenaufbereitung, deren Ziel ein Produkt ist, das sich in die Datenbank von “TouraTech QV 3.0” importieren lässt.

Die einzelnen Bänder der Satellitenszenen liegen auf der Festplatte im komprimierten *.ZIP-Format vor. “ZIP” ist ein populäres, verlustfreies Kompressionsverfahren. Um diese Dateien bearbeiten zu können, müssen sie dekomprimiert werden. “UltimateZip 2.71” (http://ultimatezip.com, s. CD02 …/software/uzsetup.exe) ist ein kostenloses Dienstprogramm (utility), welches ermöglicht, ganze Verzeichnisse (folder) zu einer Satellitenszene gehörender komprimierter Bänder in einem itineraren Durchgang zu entpacken.

Alle 7 Bänder einer Szene liegen nun als einzelne georeferenzierte *.TIFF-Dateien (tagged image file format) vor. Zu ihnen gehört eine gesonderte Textdatei, die Metainformationen zu den Bilddaten enthält (header file). Da die Software, mit der später verschiedene Satellitenszenen zu einem Mosaik zusammenfügt werden sollen, keine Satellitendaten aus verschiedenen Einzeldateien unterstützt, müssen diese in den nächsten Arbeitsschritten zu einer mehrlagigen *.TIFF-Datei zusammengefasst werden. Hierfür bietet sich die professionelle Fernerkundungssoftware “ENVI 3.4” (http://www.rsinc.com) an. Die Umformatierung kann damit verbunden werden, spektrale Bänder, die für die Endresultate Satellitenbildkacheln und Kartenblätter nicht benötigt werden (“TM5” und “TM6”), auszuschließen (spectral subsetting). Die verbleibenden Bänder werden vorerst als virtuelle Datei (meta file) abgespeichert. Dabei handelt es sich um eine einfache Textdatei, die dem Programm mitteilt, in welcher Form und Reihenfolge die Bänder theoretisch vorliegen. Dieses Vorgehen erspart Rechenzeit und Speicherplatz, da im nächsten Arbeitsschritt dieses programminterne Format ohnehin als mehrlagige *.TIFF-Datei ausgegeben wird (vgl. ENVI Online Help Navigator 3.4).

Blattschnittsystem

Der folgende Arbeitsschritt besteht darin, die Satellitenszenen so zu zerschneiden, dass später aus ihren Einzelstücken die Kacheln der unterschiedlichen Kartenblätter zusammengesetzt werden können. Hierfür müssen zuerst die Schnittkanten der Kartenblattausschnitte berechnet werden. Theoretisch handelt es sich dabei um geografische Koordinaten; mit jedem vollen Breitengrad und alle anderthalb Längengrade beginnt das nächste Kartenblatt. Praktisch erfordern Software, Kachel- und Kartenausgabe aber gerade Schnittlinien. Diese werden durch geodätische UTM-Koordinaten umgesetzt. Eine Eck-UTM-Koordinate bestimmt dabei den vollständigen Verlauf zweier Schnittlinien der Satellitenbildkachel. Bei der Darstellung eines Gebietes, das sich über anderthalb Breitengrade erstreckt, ergibt sich in der Region der Wendekreise gegenüber den geografischen Koordinaten eine Diskrepanz von über 2000 m, bei einem Längengrad sind es etwa 1900 m. Um sowohl Überlappungen wie auch Versatzverluste zwischen den Kacheln zu verhindern, muss ein geradliniges, rechtwinkliges Blattschnittsystem konzipiert werden, welches die verwendeten Werte zwischen benachbarten Kachelblättern, auch denen unterschiedlicher UTM-Zonen, einheitlich festschreibt. Dies erfolgt, indem die umgerechneten Koordinaten der NW-Ecke einer Kachel die nördliche und westliche Schnittkante des Ausschnittes festlegen, während deren südliche und östliche Schnittkante den UTM-Koordinaten der NW-Ecke der süd-östlich anschließenden Kachel entsprechen (s. Fototafel 01: “Sheet Line System”, verkleinertes Abbild der Karte “Sheet Line System 1:250.000 and Landsat TM Index of NW Sudan”).

Problematisch wird es im Grenzbereich zwischen zwei verschiedenen UTM-Zonen, im vorliegenden Fall der Zonen 34, 35 und 36. Satellitenszenen, die diese Region abdecken, sind nach ihrem maximalen Flächenanteil jeweils einer der beiden Zonen zugeordnet und müssen für die Kachelteilstücke, die in der benachbarten UTM-Zone liegen, bedingt durch die Anforderung eines rechtwinkligen Schnitts, vorher umprojiziert werden. Unvermeidlich erfolgt dabei ein Umrechnungsschritt (resampling), der auf Pixelebene eine geringfügige Lageverschiebung bewirkt. Um keine neuen spektralen Signale in Form von Mischpixeln in das Bild zu übernehmen, wird hierfür der lineare Interpolationsalgorithmus verwendet (vgl. RICHARDS & JIA 1999:58–60). Damit können im Zweifelsfall diese Teilszenen später bei der Mosaikbildung (mosaicking) auch als Referenzbild (baseline for contrast matching) verwendet werden.

Die Berechnung der UTM-Koordinaten für das gesamte Blattschnittsystem erfolgt im Programm “TouraTech QV 3.0”, da dieses ermöglicht Koordinaten ganzer Datensätze flexibel umzuprojizieren und sich daraus ergebende Blattschnitte in Form eines Gitternetzes als Kontrolle bildlich darzustellen (vgl. FLEMMING 2003).

Nach erfolgter Berechnung der Blattschnitte werden alle Satellitenbilder in bis zu 6 verschiedene Teilszenen (spatial subset) zerschnitten und als erwähnte mehrlagige *.TIFF-Dateien in Ordner, die den jeweiligen Namen des Kartenblattes führen, gespeichert.

Mosaikbildung

Im nächsten Arbeitsschritt werden die Teilszenen auf Ebene der einzelnen Bänder zu einer physischen Datei zusammengefügt. Dieser Prozess wird „Mosaikbildung“ (mosaicking) genannt und erfolgt in der Regel vor dem Schneiden der erwünschten Teilausschnitte (spatial subset).

Das hier vorgestellte Verfahren ist zwar durch die vorangehende Zergliederung der erwünschten Kachelausschnitte in ihre Teilstücke arbeitsaufwendiger, aber mit der hohen Qualität der Resultate zu rechtfertigen. Nur durch eine zuerst erfolgte Generierung unabhängiger Teilstücke kann für jedes Kartenblatt individuell die Reihenfolge ihrer gegenseitigen Überdeckungen in den Überlappungsbereichen bestimmt werden. Die Abfolge richtet sich nach der Qualität der Teilstücke, die durch die Parameter “Wolkenbedeckung”, “Verhältnis von Störsignalen zu Bildsignalen” (noise ratio), “erfolgte Umrechnungsschritte an UTM-Zonengrenzen” sowie “Aufnahmezeitpunkt” bestimmt wird. Dadurch lassen sich die besten Aufnahmesignale in der Fläche maximieren und störende Faktoren begrenzen.

Genauso wichtig ist allerdings, dass die bei der Mosaikbildung für alle Bänder individuell erfolgende Spektralangleichung zwischen Teilszenen (contrast matching) ausschließlich Grauwerte (digital number) und deren Häufigkeitsverteilung (image histogram) in die Berechnungen mit einbezieht, die im Endprodukt der jeweiligen Kachel vorkommen. Dieses Vorgehen führt zu einer merklich geringeren Farbwertverschiebung und Redundanz sowie zu besser angeglichenen Übergängen zwischen den Teilszenen. Das Resultat ist ein insgesamt zuverlässigeres, farbkräftigeres und optisch gefälligeres Satellitenbildmosaik (s. Abb. 03).

Die Mosaikbildung erfolgt mit “Erdas Imagine 8.5” (www.erdas.com), einer professionellen Fernerkundungssoftware, die im Vergleich zu konkurrierenden Programmen nach eigenen Erfahrungen in diesem Anwendungsbereich die besten Resultate liefert. Sie ermöglicht dem Anwender unter anderem die Bestimmung eines Referenzbildes (baseline for contrast matching) für die Berechnung der Spektralangleichung. Dieses Referenzbild sollte immer eine störungsfreie Teilszene mit möglichst alle Spektralsignale der Satellitenbildkachel proportional umfassenden Histogrammen sein (vgl. ERDAS INC. 1999).

Die Ausgabe der Mosaike erfolgt im programminternen *.IMG-Format (Erdas Imagine image file). Aus diesem werden die 3 erwünschten Bandkombinationen (“TM7”/”TM4"/”TM3", “TM4”/”TM3"/”TM2" und “TM3”/”TM2"/”TM1") als einzelne *.TIFF-Dateien exportiert. Im Gegensatz zu der flexibel über “Nachschlagtabellen” (look-up table — LUT) gehandhabten kontrastreichen Darstellung der Daten in den verwendeten Fernerkundungsprogrammen erfolgt nun im letzten Ausgabeschritt mit “Erdas Imagine 8.5” eine physische, lineare Kontrastverbesserung. Bei dieser werden zugleich jeweils die 2 Prozent der größten und kleinsten Grauwerte der einzelnen Bänder respektive mit “255” (weiß) oder “0” (schwarz) gleichgesetzt (2% saturating linear contrast enhancement) (vgl. RICHARDS & JIA 1999:95, ERDAS INC. 1999).

Über alle Rechenschritte und Formatwechsel hinweg bleibt die ursprüngliche Georeferenzierung erhalten.

Wavelet-Transformation

Die resultierenden Kacheln müssen für Navigationszwecke in ein Format umgewandelt werden, das bei maximaler Reduzierung der Dateigröße mit einer minimalen Dekomprimierungszeit während der Nutzung alle Details im Originalmaßstab beibehält.

Hierfür bietet sich ein neues Grafikformat mit dem Namen “ECW” an. “ECW” steht für “Enhanced Compressed Wavelet” und ist ein kommerzielles Bildformat der Firma “Earth Resource Mapping” (www.ermapper.com), welches speziell für die Komprimierung großer Rasterbilder und deren arbeitsspeicherextensive Betrachtung am Bildschirm entwickelt wurde. Das Format verwendet eine Wavelet-Transformation, bei der die Bildsignale unter Beibehaltung der Lokalitätseigenschaften in verschiedene Auflösungsebenen (Frequenzmodi) zerlegt werden (vgl. DGK Systemtechnik 200X). Die Vorteile der “Wavelet-Technologie” gegenüber anderen Bildkompressionsverfahren sind im Anwendungsbereich der Navigation folgende:

• Der Informationsverlust dieses Kompressionsverfahrens (lossy compression) ist im Vergleich zur Verringerung der Dateigröße sehr gering und über den Kompressionsfaktor frei bestimmbar. Damit wird dem eng bemessenen Speicherplatz auf der Festplatte des Laptops Rechnung getragen.
• Die Dekomprimierung der Bilddatei erfolgt interaktiv ausschließlich für den aktuell auf dem Bildschirm dargestellten Bildausschnitt (subset region) in dem jeweiligen Zoom-Faktor (level of detail). Daraus resultiert im Gegensatz zu herkömmlichen Bildformaten eine Arbeitsspeicherbelastung (memory footprint) von nur 2 MB, so dass auch ältere Laptops mit nur 32 MB RAM mit den großen Satellitenbildkacheln arbeiten können. Die Bildinformationen liegen gebündelt vor (clustering), so dass sie sogar von einem langsamen Speichermedium wie dem CD-Laufwerk schnell eingelesen werden können, falls der Speicherplatz auf dem Laptop nicht ausreichen sollte (vgl. UEFFING 2001).
• Die Georeferenzierung der Kacheln wird beibehalten. Eine Karte im *.JPEG-Format (joint photographic expert group) hingegen müsste erst einmal mit “TouraTech QV 3.0” neu kalibriert werden; ein zeitaufwendiger Schritt über Passpunkte und mit Lageungenauigkeiten behaftet, die über die Blockbildung des *.JPEG-Formates hinausgehen.

Das Programm “TouraTech QV 3.0” unterstützt das *.ECW-Format über ein kostenloses Plug-In (“ECW ActiveX Controls”, www.ermapper.com, s. CD02 …/software/ECWActiveXControls.exe).

Die drei Kacheln unterschiedlicher Bandkombinationen jedes Kartenblattes werden mit dem kostenlosen Dienstprogramm “ECW Compressor 2.6” mit der Zielvorgabe einer zwanzigfachen Kompression in das *.ECW-Format umgewandelt und können in dieser Form direkt in das Navigations-Informations-System importiert werden (www.ermapper.com, s. CD02…/software/ECW_Compressor_2.6_RC1_20020926.exe).

Analoge Kartenserie 1:250000

Eine auf die Monitorausgabe beschränkte Navigation hat verschiedene Nachteile. Die wichtigsten sind gruppenkommunikativer und sicherheitstechnischer Art.

Zum Gelingen einer Expedition ist es wichtig, dass alle Teilnehmer in die Tagesplanung mit einbezogen werden und sich ein räumliches Bild der Arbeitsregion machen können. Eine ausschließliche Beschränkung der Visualisierung auf dem Monitor eines Expeditionsteilnehmers wird diesem nicht gerecht. Die interaktive Kartendarstellung am Bildschirm ist ein laufender Prozess zwischen dem einzelnen Anwender und der Software. Sie lässt sich auf Grund der eingeschränkten Größe des Monitors und seiner kontrastarmen Darstellung im Sonnenlicht schlecht für Gruppenberatungen nutzen. Eine große analoge Arbeitskarte, die beispielsweise mit Magneten auf der Motorhaube befestigt werden kann, und auf der sich Untersuchungsobjekte markieren und Fahrtrouten eintragen lassen, ist als Diskussionsgrundlage bisher nicht digital zu ersetzen.

Gegen eine ausschließliche Beschränkung auf das satellitengestützte Navigations-Informations-System zur Orientierung spricht die jederzeit gegebene Möglichkeit eines Ausfalls. Nur durch das reibungslose Zusammenspiel einer Vielzahl empfindlicher Komponenten wie Prozessor, Festplatte, Monitor, Schnittstellen, Datenkabel, Spannungsumwandler, Akku und GPS-Empfänger kann die Navigation über den Laptop betrieben werden. Neben Ersatzkomponenten sollten somit immer auch analoge Karten, Kompass und Geodreieck zum Zwecke der Positionsermittlung und Zielrichtungsbestimmung mitgeführt werden (vgl. MEISSNER et al. 1999:587).

Aus diesen Gründen wurde von vornherein die Weiterverarbeitung der Satellitenbildkacheln zu analogen Karten im Maßstab 1:250000 geplant. Diese Kartenserie, die mit ihrem Blattschnitt der nationalen sudanesischen Vorgabe entspricht, soll weitgehend standardisiert aus den vorliegenden Satellitenbildkacheln generiert werden (vgl. HINKEL, 1979:160 “Map Illustrating the Numbering System of 1:250.000 Maps of the Sudan”).

Ihre Ausgabe weist sowohl geografische Koordinaten, zur allgemeinen Orientierung und Einordnung in einen großräumigen Kontext als auch ein Gitternetz aus UTM-Koordinaten zur einfachen visuellen Bestimmung von Entfernungen in Kilometern auf. Die Benennung der Kartenblätter und ihre Nummerierung sind mit den sudanesischen Karten weitgehend identisch und links oben platziert, so dass sie im gefalteten Zustand auf der Vorderseite erscheinen (vgl. LEHMANN 1993:20). Zusätzlich zu einem Linearmaßstab und Copyrightangaben werden Informationen zu den jeweilig verwendeten Satellitenszenen, Bandkombinationen, Projektionsgrundlagen sowie der Kontrastverstärkung zum besseren Verständnis für die Kartennutzer angegeben (s. Kartenbeilage Blatt “NE35K (Sudan) Worksheet 1:250000 (TM7/TM4/TM1) GEBEL RAHIB” — im Materialband).

Die Berechnung der analogen Kartenserie erfolgt mit dem Kartenmodul von “Erdas Imagine 8.5” über die Erstellung einer Schablone (template), in welche die unterschiedlichen Kacheln geladen werden. In dieser müssen nur der Titel, kartenblattspezifische Informationen sowie das Gradnetz (grid) jeweils neu bestimmt werden, bevor die jeweilige Karte über den Zwischenschritt des programminternen *.IMG-Formats als *.TIFF-Datei exportiert werden kann. Für die Ausgabe der unterschiedlichen Bandkombinationen eines Kartenblattes können diese direkt aus dem Kartenmodul heraus ausgewählt werden.

Zum Abschluss wird die *.TIFF-Datei mit der auf Rasterdaten spezialisierten Bildbearbeitungssoftware “Adobe Photoshop 7.0” (www.adobe.com) geöffnet. Das Verhältnis der Kartenbildgröße (Kantenlänge in cm) zur Auflösung (in dpi) muss korrigiert werden (75 x 60 cm/300 dpi), ohne dabei die eigentliche Pixelmatrix neu zu berechnen. Im Anschluss werden die Logos an der Kartenherstellung beteiligter Institute platziert und eingearbeitet (merge).

Als letzter Arbeitsschritt erfolgt die Ausgabe der Satellitenbildkarte als *.PDF-Datei (printible data format). Dieses Format ist unter anderem für den betriebssystemunabhängigen farbgleichen Druck von Dateien entwickelt worden und kann mit der kostenlosen Software “Adobe Acrobat Reader” (www.adobe.com, s. CD02 …/software/AdbeRdr60_enu.exe) geöffnet werden. Moderne Plotter unterstützen das *.PDF-Format, so dass auf eine zeitintensive Umrechnung in ein druckereigenes Format aus dem “Adobe Acrobat Reader” heraus verzichtet werden kann.

Geografische Datenbank

Auf die Datenaufbereitung folgt das Datenmanagement, welches aus dem Aufbau und der Verwaltung der geografischen Datenbank besteht (vgl. MEISSNER et al. 1999:587).

Eine geografische Datenbank ist eine geordnete Kombination unterschiedlicher Raumdaten, die unter methodischen, thematischen und funktionalen Gesichtspunkten in verschiedene Datensätze gegliedert werden. Sie umfasst Visualisierungsgrundlagen in Form digitaler georeferenzierter topografischer und thematischer Karten, Satellitenbildkacheln, digitale Höhenmodelle sowie punktuelle, lineare und flächenhafte Geodaten.

Datenbankstruktur des Navigations-Informations-Systems

In der Terminologie des Navigations-Informations-Systems werden Raumdaten in folgende Datensätze unterteilt: “Karten” (map table), “Wegpunkte” (waypoint table), “Tracks” (track table), “Routen” (route table), “Zeichnungen” (drawing table) und digitale Höhenmodelle (digital elevation model).

Kartenverzeichnis (map table)

Bei Karten handelt es sich im Vergleich zu den anderen Datensätzen um große Dateien. Es ist sinnvoll, diese nicht in einer Datenbank zu internalisieren, sondern auf ihren Speicherort durch eine Verzeichnisangabe (link) zu verweisen. Dieses Vorgehen ermöglicht eine flexible Handhabung der Kartendatensätze. Sie können auf einem anderen Laufwerk als das auszuführende Programm und die restlichen Datensätze gespeichert werden um Zugriffszeiten zu verkürzen und die Festplatte mechanisch weniger zu beanspruchen. Sie können aber auch alternativ von einer CD eingelesen werden (s. CD01: Geografische Datenbank “rs_maps.qu3” im Materialband).

Um die Datenbankstruktur von “TouraTech QV 3.0”, den so genannten “X-plorer” optimal zu nutzen sind alle Visualisierungsgrundlagen in einer eigenen Datenbank in Form von verschiedenen Kartendatensätzen gespeichert. Die unterschiedlichen Bandkombinationen der Satellitenbildkacheln bilden jeweils einen eigenen Datensatz mit einer Übersichtskarte. Dieses Vorgehen ermöglicht bei der Navigation im Gelände, sich wahlweise nur innerhalb einer Bandkombination zu bewegen. Beim Positionswechsel wird das Satellitenbild der sich anschließenden Kachel aus demselben Datensatz automatisch geöffnet (automap modus). Auf Anfrage haben die Programmentwickler von “TouraTech QV 3.0” die Möglichkeit integriert, mit der “F10”-Taste über ein eingeblendetes funktionales Fenster (pop up window) zwischen den unterschiedlichen Bandkombinationen einer Satellitenbildkachel zu wechseln, ohne dass sich der fokussierte Ausschnitt dabei verändert. Die unterschiedlichen Kanalkombinationen werden dabei von der Navigationssoftware als Karten gleicher Maßstabsebene einer Datenbank behandelt.

Wegpunkte (waypoint table)

Unter “Wegpunkte” werden alle Einzeldaten verstanden, die sich einer bestimmten Koordinate zuordnen lassen. Neben Koordinatenangabe und Namen lassen sich über GPS-Empfänger oder Höhenmodell ermittelte Höhenangaben integrieren. Zusätzlich kann eine ergänzende Beschreibung eingefügt werden. Mit dieser kann der “Wegpunkt” über Verknüpfungspfade (links) mit weiteren digitalen Dokumenten verbunden werden.

“Wegpunkte” lassen sich mit diversen Symbolen unterschiedlicher Größe und Farbe versehen und in verschiedene thematische Datensätze untergliedern, welche als Ebenen (layer) interaktiv vor dem Visualisierungshintergrund ein- und ausgeblendet werden können (vgl. FLEMMING 2003).

Tracks (track table)

Unter einem “Track” versteht man eine automatisch generierte kontinuierliche Abfolge aufgezeichneter geografischer Koordinaten mit einer genauen Zeitangabe. In “TouraTech QV 3.0” werden zudem die zurückgelegte Geschwindigkeit und Richtung zwischen den einzelnen “Trackpunkten” (track points), sowie ihre vom GPS-Empfänger übertragene Höhenangabe mitgeschrieben. Das Aufzeichnungsintervall zwischen den “Trackpunkten” kann als Zeitspanne oder programmintern als eine Funktion zurückgelegter Entfernung oder Abweichung von der jeweiligen Kurslinie bestimmt werden. Letztere Einstellung führt zu einer genaueren und gleichmäßigeren Aufzeichnung der Strecke.

Für den nachfolgend beschriebenen Survey wurde ein Intervall von 200 m Entfernung beziehungsweise eine Richtungsänderung von mehr als 2° mit einem Puffer von 5 m ausgewählt. An einem Surveytag wurden mit dieser Konfiguration im Durchschnitt 3000 “Trackpunkte” aufgezeichnet, welche in der internen Datenbank etwa 150 KB Speicherplatz benötigen. Die Tracks lassen sich in “TouraTech QV 3.0” unter anderem farblich als Funktion der zurückgelegten Fahrgeschwindigkeit oder der jeweiligen Geländehöhe darstellen (s. Fototafel 05: “GPS-Altitudes and DGPS-Tracks”, im Materialband).

Das Navigationsprogramm verfügt ferner über eine Funktion, die ermöglicht, digitale Fotos über ihr Aufnahmedatum (EXIF-tag) korrespondierenden “Trackpunkten” zuzuordnen und als verkleinerte Abbilder (thumbnail) vor dem Kartenhintergrund einzublenden (vgl. FLEMMING 2003, s. CD01: Geografische Datenbank, “abu_tabari_survey.qu3”).

Routen (route table)

Wie bei den “Tracks” handelt es sich auch bei “Routen” um lineare Elemente. Sie bestehen allerdings aus einer vom Nutzer festgelegten Abfolge von “Wegpunkten”. Die Erstellung einer “Route” bietet sich beispielsweise an, um Segmente durch ein Höhenmodell zu ziehen und als Funktion von Höhe und Entfernung in einem Diagramm zu visualisieren.

Zeichnungen (drawing table)

“TouraTech QV 3.0” bietet mit dieser Form von Datensätzen die Möglichkeit, über Koordinaten bestimmte Flächen zu bilden oder kartografische Symbole zu platzieren. “Zeichnungen” werden nachfolgend verwendet um Flächen zu berechnen und um Text aus thematischen Karten zu erfassen und interaktiv über die Satellitenbildkacheln einzublenden (s. CD01: Datenbank, Beispielanwendung: “gis_info.qu3”).

Digitales Höhenmodell (DEM)

Eine dreidimensionale Darstellung kann bei bestimmten Fragestellungen zu einer verbesserten Visualisierung und damit Interpretierbarkeit von Fernerkundungsdaten führen (vgl. LIST 1999:556). “TouraTech QV 3.0” unterstützt den Import einer Vielzahl von “digitalen Höhenmodellen” (digital elevation model — DEM), über die sich zweidimensionale Karten beziehungsweise Satellitenbilder projizieren lassen.

Über das Internet kann das kostenlose digitale Höhenmodell “GTOPO30” von dem zum “U.S. Geological Survey” gehörenden “EROS-Data Center” (Earth Resources Observation Systems Data Center — http://edc.usgs.gov) bezogen werden. Dieses Höhenmodell hat eine horizontale geometrische Auflösung von 30 Arc-Sekunden, was im Gelände einer Fläche von ca. 920 x 920 m entspricht. Der gemittelte Höhenwert über diese Ausdehnung wird auf den Meter genau angegeben. “GTOPO30” wurde aus verschiedenen Datensätzen mit jeweils unterschiedlichen Genauigkeiten kompiliert. Das Surveygebiet wird von der Kachel “E020N40” abgedeckt. Ihr liegt das Rasterbild “DTED — Digital Terrain Elevation Data” mit einer absoluten vertikalen Genauigkeit von 30m (90%) zu Grunde. Die relative Genauigkeit der Höhenangaben zueinander wird als “besser” eingestuft (vgl. LPDAAC 2004).

Auf Anfrage haben die Programmierer von “TouraTech QV 3.0” das 3D-Modul um eine Funktion erweitert, mit der sich der betrachtete Ausschnitt des Höhenmodells bis zu einer metergenauen Höhenangabe “fluten” lässt. Momentan gibt es diese Programmerweiterung allerdings nur als “Entwickler Version” (develop) (vgl. Kapitel 3.2.1.1., s. Fototafel 04: “Flooding of DEM”, im Materialband).

Verwaltung der Datensätze

Alle aufgeführten Datensätze können auf verschiedene Datenbanken verteilt werden. Es ist ratsam, die laufenden Tagesaufzeichnungen immer in eine bestimmte Datenbank zu schreiben und sie täglich, nach erfolgter Bereinigung, als thematisch geordnete Datensätze in andere Datenbanken zu verschieben. Die Datenbanken können in “TouraTech QV 3.0” mit einem Schreibschutz versehen werden. Gelöschte Daten werden nur solange ausgeblendet, bis die gesamte Datenbank zusätzlich komprimiert wird. Selbst bei diesem Schritt wird jedoch im Datenbankverzeichnis eine Sicherungskopie (back up) mit der Dateiendung *.BAK erstellt, so dass ungewollter Datenverlust auf verschiedenen Ebenen verhindert wird.

In “TouraTech QV 3.0” werden alle Datensätze intern als Access-Datenbank verwaltet. Sie können durch Abänderung der Endung *.QU3 in *.MDB (Microsoft Database Format) in ihrer Originalform mit “Microsoft Office Access 95” bearbeitet werden.

Alle Geodaten werden programmintern unter ihren geografischen Koordinaten in Form von Dezimalgraden (dd.ddddd°) verwaltet. Für ihre Auflistung im “X-Plorer” sowie für die interaktiv einblendbaren Gradnetzlinien (grid) können allerdings eine Vielzahl anderer Darstellungsformen ausgewählt werden. Damit lassen sich beispielsweise Surveypunkte, die nach den Richtlinien von ACACIA in Grad und Dezimalminuten (dd°.mm,mmm’) notiert werden, in UTM-Koordinaten umrechnen.

Alle über den GPS-Empfänger berechneten oder von mir erstellten Datensätze einschließlich der Satellitenbildkacheln basieren auf dem globalen, von der “U.S. Defense Mapping Agency” (DMA) modellierten Ellipsoid “World Geodetic System 1984 — WGS84” (vgl. U.S. COAST GUARD NAVIGATION CENTER 1996:Annex B1; WILSON 2000).

Der Austausch von Datensätzen zwischen verschiedenen Computern erfolgt über die Verzeichnisstruktur des “Windows Explorer”, wo sie in dem Ordner (folder) “qu3” im installierten Programmverzeichnis unter dem gleichen Namen wie in der Datenbank (“X-Plorer”) abgespeichert sind (vgl. FLEMMING 2003).

Als Vorbereitung für den Feldaufenthalt werden alle verfügbaren relevanten Geodaten zusammengetragen und in das Navigations-Informations-System importiert. Neben Trackaufzeichnungen vorangegangener Expeditionen werden die relevanten archäologischen Datensätze im *.XLS-Format (Microsoft Office Excel) über den Schritt einer durch Tabstopps unterteilten (tab-delimited) *.TXT-Datei importiert. “TouraTech QV 3.0” unterstützt auf meine Anregung hin seit dem “Update 3.0.7.5” die Möglichkeit, alle Datensätze mit Metainformationen zu versehen. In diesen kann die Herkunft und Qualität der Daten, vor allem die der Lagegenauigkeit von Koordinaten, vermerkt werden (s. CD01 Geografische Datenbank, alle Beispielanwendungen). Durch Beachtung von Metadaten können Fehlinterpretationen, die aus dem Verschnitt von Datensätzen inhomogener Qualität und unterschiedlicher Maßstäbe resultieren, vermieden werden (vgl. MEISSNER 2002:368; Diskussionen im Forum “TTQV3 Support” http://www.ttqv.com/phpBB2/index.php 2003/2004).

Wadi Howar

Das untere Wadi Howar (Lower Wadi Howar)

Das Gebiet “Abu Tabari”, in dem die nachfolgend beschriebenen Geländeuntersuchungen stattfanden, liegt im Unterlauf des Wadi Howar. Bei dem Wadi Howar handelt es sich um das weitläufigste autochthone Entwässerungssystem der östlichen Sahara und deren südlichem dynamischen Grenzsaum zwischen Dornstrauchsavanne und vollarider Wüste (vgl. PACHUR & KRÖPELIN 1987:298; KRÖPELIN 1999:446). Obwohl Anfang des letzten Jahrhunderts die lokale Bevölkerung noch über das Wissen einer ehemaligen Nilanbindung des Wadilaufes verfügte, erfolgten erst 70 Jahre später auf Basis von Satellitenbildinterpretationen (Landsat 1 — ERST “Earth Resources Technological Satellite”) erste sedimentologische Feldbestimmungen um den genauen Verlauf zu bestimmen (vgl. KING 1913:278; MEISSNER & SCHMITZ 1983:90–93; PACHUR & RÖPER 1984:275).

Dem reisenden Briten KING und seinem einheimischen Führer ist die erste schriftliche Erwähnung des Namens “Howar” zu verdanken: “The Howar wadi is a long valley, said by the Arabs to be an old watercourse, that runs into the Nile slightly north of Dongola. […] in places it is as deep and wide as the Nile valley” (KING 1913:278). Der Name “Howar” kann auf Grund seiner arabischen Schreibweise mit unterschiedlichen “H-Konsonanten” am Anfang des Wortes und einem gerollten “R-Laut” am Ende, der auch im Namen des lokalen Stammes der “Howawir” vorkommt, nicht, wie bei verschiedenen Autoren durch die Transkription “Wadi Hawa” angespielt, mit dem arabischen Wort für Wind “hawa’” übersetzt werden (mündl. Mitt. verschiedener Sudanesen, Khartoum 2003; vgl. NEWBOLD; SHAW; Aufstellung aller alternativen Schreibweisen und Namen bei HINKEL 1977:131). Die durch ARKELL erfolgte Zurückführung des Namens auf die Worte “au” für Tal und “ûré” für Schaffel in der Sprache der “Zaghawa”, die er mit “ein die Wüste durchziehendes Wadi” übersetzt, erscheint unter etymologischen Gesichtspunkten stimmiger (vgl. SHAW 1936:199).

Die Region “Abu Tabari” liegt 100 km östlich vom “Gebel Rahib” und 250 km westlich vom Nil. Hier befindet sich auch der einzige größere gleichnamige Brunnen im Unteren Wadi Howar, der mittlerweile versandet ist.

Der arabische Wortstamm des Namens “Tabari” besteht aus den drei Radikalen “t-b-r”, wobei für den “T-Konsonanten” eine emphatische Variante möglich und das “R” stimmhaft ist. Je nach Betonung und Schreibweise kann “Tabari” aus dem klassischen Arabischen entweder mit “Beil, Axt”, mit “zerstören, vernichten” oder “Erz und Rohmetall” übersetzt werden (WEHR 1976:500,78). Zusammen mit einer Interpretation, nach der “Tabari” auf das sudanesische mundartliche Wort “Täbar” zurückgeführt werden kann, welches einen “großen Krug zur Wasseraufbewahrung” (KRÖPELIN 1993:72) beschreibt, lassen sich alle Übersetzungsvarianten als Hinweise auf die reichen neolithischen Hinterlassenschaften in diesem Gebiet verstehen. Das Wort “Abu” wird im geografischen Kontext als “Region von” übersetzt.

Bei einem Gespräch mit einem Kababish Nomaden (Unteres Wadi Howar, 2002) wurde mir mitgeteilt, dass sich der Begriff “Tabari” auf die Vegetation dieses Gebietes beziehe. Diese Aussage stimmt mit einem Vermerk von TOTHILL (1952:953) überein, nach der “tabr” ein als Kamelfutter dienendes Gras bezeichnet: “tabr, col. Ar., a convolvulaceous weed and good camel fodder, Ipomoea cordofana” (vgl. auch TOTHILL 1952:398; KRÖPELIN 1993:72).

Geografische Einordnung und Beschreibung

Der etwa 1050 km lange Lauf des Wadi Howar kann auf Grund geomorphologischer und quartärgeologischer Kriterien in drei Hauptabschnitte unterteilt werden: Oberlauf (Upper Wadi Howar), Mittellauf (Middle Wadi Howar) und Unterlauf (Lower Wadi Howar) (s. Abb. 04).

Oberes Wadi Howar (Upper Wadi Howar)

Die Quelläste des Wadi Howar befinden sich im Oberlauf auf einer Höhe von knapp 1000 m in den bergigen Regionen zwischen dem Tafelbergland des Ennedi und dem vulkanischen Gebel Marra. Der gegenwärtig durch Dornstrauch- und Baumsavanne gekennzeichnete Einzugsbereich nimmt bis zum letzten, das Wadi nur episodisch erreichenden Tributär eine Fläche von weniger als 40000 km² ein. Damit ist der Einzugsbereich bezogen auf die Länge des verbleibenden Verlaufs des Wadi Howar von über 800 km Länge außergewöhnlich kleinflächig (vgl. KRÖPELIN 1993:32–35).

Mittleres Wadi Howar (Middle Wadi Howar)

Der Mittellauf des Wadi Howar durchzieht mit 400 km Länge in nordöstlicher Richtung 700 m bis 500 m hoch liegende weite sandige Ebenen. Im Norden schließen die überwiegend inaktiven Dünengebiete des “Erq Ennedi” an, wobei der “Ptolemäus Paläosee” als Becken nördliche Zuflüsse in das Mittlere Wadi Howar verhindert. Im Süden schließt der “Erq Tageru” mit einer Qozdünen-artigen Oberflächenfixierung an (vgl. PACHUR 1990:243; KRÖPELIN 1993:20,35). Der Wadiverlauf und die Böschungen sind gegenwärtig überwiegend durch Bewuchs mit Büschen wie Salvadora persica gekennzeichnet: “The shau bush is so common that this part of the Wadi Hawa is also known to the Arabs as Wadi Shau.” (NEWBOLD 1924:55; vgl. auch KRÖPELIN 1993:37–38).

Im Verzahnungsbereich zwischen den südlichen Ausläufern der Grundgebirgsketten des Gebel Rahib und den nördlichen Auslegern des Sandstein-Plateaus des Gebel Tageru verengt sich das Tal auf 2 km und wird von einem breiten Dünenriegel gequert und versperrt (vgl. KRÖPELIN 1993:20,35).

Unteres Wadi Howar

Bis zur Einmündung in das im Osten liegende Niltal zwischen dem dritten und vierten Katarakt auf der Höhe von “Dunqula al-Aguza” (ca. 250 m über NN) überwindet das quasi vegetationslose Wadi Howar in seinem Unterlauf weitere 400 km Strecke. Die Höhendifferenz zwischen dem Dünenriegel des Gebel Rahib und dem Nil beträgt dabei etwa 230 m, was einem durchschnittlichen Gefälle von unter 0,06 % entspricht (s. Abb. 05).

An die Dünenbarriere schließt zuerst ein breites sandiges Flachmuldental bis zur als “äußerst unübersichtlich” (KRÖPELIN 1993:72) charakterisierten Talschwelle von Abu Tabari an. Breite Schotterbänder mit einem aus dem Gebel Rahib in das Wadi Howar verlaufenden Hauptstrang namens “Wadi Saiyal” charakterisieren das nördliche Gelände, während das südliche Ufer durch das Ansetzen dichter mobiler Barchan-Felder gekennzeichnet ist.

Westlich von Abu Tabari stehen quer zur Passatwindrichtung drei bis zu 60 m hohe und 500 m lange Quarzitrippen an, deren Leedünen als Sandfahnen quer über das ganze Wadi streichen (vgl. PACHUR et al. 1987:359; KRÖPELIN 1993:70–72, 81–82/ 1999:462). Weit verbreitete Vorkommen carbonatischer Seeablagerungen werden etwa 100 km östlich von Abu Tabari von kanalartigen Talungen im Hauptbett mit einem weiten Spektrum an semilakustrinen bis fluvialen Akkumulationen abgelöst. Es handelt sich bei den Talungen um strukturell angelegte Tiefenzüge im Anstehenden ohne einheitliches Gefälle (vgl. KRÖPELIN 1993:93–95).

Etwa 100 km vor der Nileinmündung quert ein breites Barchan-Feld das Wadibett. Der Mündungsbereich überschneidet sich mit dem fossilen Flusslauf einer alten kiesreichen Nilschlinge, die etwa 50 km westlich und 20 bis 30 m oberhalb des heutigen Nilverlaufs liegt (vgl. PACHUR et al. 1987:359; KRÖPELIN 1993:167–169/ 1999:449).

Abschließende Betrachtung

Als möglichen Erklärungsansatz für die Formenabfolge des Wadi Howar mit einem vergleichsweise begrenzten Einzugsgebiet im Oberlauf, einer auffälligen Talverengung zum Ende des Mittellaufes und den einzigartigen strukturell geprägten Paläokanälen teilweise gegenläufigen Gefälles im Unterlauf schlägt KRÖPELIN (1999:454) eine ursprüngliche Anlage des Unteren Wadi Howar mit umgekehrter Abflussrichtung und Schüttungen aus den Red Sea Hills vor. Das Obere Wadi Howar wurde dieser Interpretation zufolge später, möglicherweise zu Beginn der quartären Feuchtzeiten, vom Talsystem des Unteren Wadi Howar südlich des Gebel Rahib angezapft.

Geologische Entwicklung

Das Untere und Mittlere Wadi Howar sind Teil eines bereits prä-panafrikanisch konsolidierten Kratons des alten Gondwanakontinents. Die wichtigsten tektonischen Elemente wurden bereits in präkambrischer Zeit angelegt und bei plattentektonischen Großereignissen seit dem Paläozoikum reaktiviert. In Abhängigkeit von der jeweiligen strukturgeologischen Situation wurden dabei epirogene und bruchtektonische Bewegungen ausgelöst, die zur Bildung von Becken und Schwellen sowie Gräben und Horsten führten. Diese steuerten als Sedimentations- beziehungsweise Erosionsräume die Faziesverteilung und Stratigraphie der Sedimente und die Geomorphologie des Reliefs (vgl. KLITZSCH 1984:31; KLITZSCH & WYCISK 1987:97,130). Die Anlage der in späteren Zeitaltern herauserodierten metamorphen Ketten des Gebel Rahib fällt in das Präkambrium (4560–570*106a). Nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern auch im gesamten Sudan wird, abgesehen von den rezenten Sedimentdecken, der größte Flächenanteil von präkambrischem kristallinem Grundgebirge eingenommen (vgl. WHITEMAN 1971:5)(s. Abb. 06).

Im Kambrium (570–510*106a) gehörte das Gebiet des heutigen Sudans und weite Teile Ägyptens zum nördlichen Rand von Gondwana. In diesem Zeitraum entwickelten sich NNW-gerichtete Graben- und Horststrukturen (vgl. KLITZSCH & WYCISK 1987:130).

Gegen Ende des Paläozoikums (570–248*106a) wurde das Gebiet zwischen Gebel ‘Aweinat und Aswan mit dem Einsetzen herzynischer plattentektonischer Ereignisse weiträumig gehoben. Dabei wurden die paläozoischen Sedimente und präkambrischen Primärgesteine erodiert und vorwiegend nach Süden in einen rein kontinentalen Trog geschüttet. Die Hebung ging mit Bruchtektonik einher, die zu großräumigen OW-streichenden Verwerfungen führte, in welche im Oberen Perm (256–245*106a) sowie in der Unteren Trias (245–241*106a) phonolitisches bis trachytisches Magma intrudierte (vgl. KLITZSCH & WYCISK 1987:130–131).

Während des Mesozoikums (245–65*106a) kam es im Jura (208–146*106a) im Rahmen des Auseinanderbrechens von Pangaea zu einer Umkehrung der vertikalen epirogenen Bewegung. Der kontinentale “nubische Trog” wurde herausgehoben und mit einer leichten Neigung nach Norden in die kratonale Beckenbildung Südägyptens einbezogen. Die paläozoischen Sedimente wurden wieder abgetragen und in breiten, verflochtenen Flusssystemen nordwärts verlagert, wo sie weiträumige fluviale Sandsteinserien bildeten (vgl. KLITZSCH 1984:23,27, KLITZSCH & WYCISK 1987:131, WYCISK et al. 1990:45).

Im Zuge der tektonischen Neuorientierung Afrikas im Jura, die mit vielen ONO-WSW-streichenden Verwerfungen in Westnubien einherging, kam es seit der Mittleren Kreide (Apt — 124,5–112*106a) wiederholt zu flachmarinen Transgressionen aus dem Norden bis in das Gebiet des heutigen Gebel Abyad (vgl. KLITZSCH 1984:23,27,29). Das weitere Gebiet der Surveyregion durchlief eine rasche und wiederholte Veränderung der Umweltbedingungen, aus denen Ablagerungsmilieus resultierten, die zur Bildung der “Nubischen Sandstein Formation” führten: “fluvial and deltaic deposition was followed by beach and swamp environments and shallow marine conditions, regressions locally resulted in erosion or in the formation of paleosoils … these [are] the sediments which constitute the typical Nubian Sandstone” (KLITZSCH 1984:29). Faziell handelt es sich um diskordant auf dem “Basement Complex” liegende klastische Sedimente kontinentaler oder flachmariner Herkunft, teilweise mächtige Paläoböden sowie, begrenzt auf das Gebiet des Gebel Abyad, um alttertiäre Carbonatgesteine (vgl. KLITZSCH & WYCISK 1987:97; KLITZSCH 1984,23).

BARAZI (1985) untergliedert die “Nubische Sandstein Formation” in Westnubien in drei Formationen: die “Wadi Howar Formation”, die “Kababish Formation” und die “Gebel Abyad Formation”. Die gesamte Abfolge umfasst oberkretazische bis alttertiäre Sedimente (s. Abb. 07).

Die Sedimente der “Wadi Howar Formation” überlagern in der Region von Abu Tabari diskordant das kristalline Grundgebirge teilweise metamorph überprägter granitischer Zusammensetzung und proterozoischen Alters. Sie weisen eine Mächtigkeit von knapp 50 m im westlichen bis hin zu 150 m im östlichen Bereich des Beckens auf. Grob- bis mittelkörnige fluviale, dünn- bis mittelbankige graue, seltener auch braune und gelbe Sandsteine kennzeichnen die Formation. Sie werden von eingeschalteten Silt- und Tonsteinserien mit hohem Kaolinitanteil sowie Konglomeratlagen von geringer Mächtigkeit unterbrochen. Vorkommen von Eisenoolith weisen auf einen Übergang zwischen fluvialem und litoral geprägtem Environment hin. An der Basis steht ein etwa 2 m mächtiges Konglomerat aus vorwiegend schlecht bis angerundeten Komponenten (~ 6 cm) an. Die Beschränkung der Oligomikte auf Quarzkomponenten ist ein Indikator für tiefgründige Verwitterung und einer langsam erfolgten Abtragung. Der obere Teil der Sedimentabfolge ist zunehmend kontinental geprägt und schließt die Formation mit graubraunen Paläoböden und Wurzelhorizonten ab (vgl. BARAZI 1985:1,10, 16–18; KLITZSCH & WYCISK 1987:126; WYCISK et al. 1990:56) (s. Abb. 08 a).

Am südlichen Rand des Abyad Plateaus werden diese Paläoböden diskordant von den feinkörnigen Sand-, Silt- und Tonsteinen der “Kababish Formation” überlagert. Es handelt sich um flachmarine Ablagerungen einer Küstenebene mit Stränden und Lagunen. Diese Sedimente bezeugen eine weitere stark in den Süden reichende Transgressionsphase der Tethys in der Oberkreide (97–65*106a) (s. Abb. 08 b).

Nach oben wird die “Kababish Formation” konkordant von den Carbonatlagen der “Gebel Abyad Formation” überlagert (vgl. BARAZI 1985:1/19; KLITZSCH 1984:23; KLITZSCH & WYCISK 1987:128–132; WYCISK et al. 1990:72).

Im Tertiär (65–1,64*106a) und Quartär (1,64*106a bis heute) waren erosive Prozesse in Westnubien vorherrschend. Das eozene Meer verlagerte sich immer weiter zurück nach Norden und die großen gegenwärtigen geomorphologischen Landschaftsformen bildeten sich heraus. Mit dem Einsetzen des “Roten Meer Riftsystems” kam es entlang älterer Verwerfungen vereinzelt zu basaltischem Magmatismus (vgl. KLITZSCH 1984:31, KLITZSCH & WYCISK 1987:133). Die Entstehung des Gebel ‘Aweinat nördlich und der Maidob Hills südlich vom Wadi Howar fallen in diesen Zeitraum.

Klimaentwicklung im Holozän

Im Unteren Wadi Howar fanden im Holozän einschneidende klimatische Veränderungen statt.

Von 26000 a BP bis zum Beginn des Holozäns war die Ostsahara durch ein hyperarides Klima (entspricht N/PET < 0,05, vgl. United Nations Environment Programme) geprägt. Aus diesem resultieren mächtige Sandakkumulationen. Vor allem die ausgedehnten, von Qoz-Dünen eingenommenen Areale im Umland des Mittleren Wadi Howar bezeugen, dass die pleistozäne Aridifikation weiter in den Süden reichte als in der Gegenwart. Neben den äolischen Akkumulationen prägten Deflationsprozesse die Geomorphologie der spätpleistozänen Landschaft (vgl. PACHUR 1984:249, PACHUR et al. 1987:331).

Phase der Seenbildung

Um 11500 a calBP (14000 a BP nach THORWEIHE & HEINL 1999:514) setzte ein abrupter, den größten Teil der Ostsahara bis 24°N erreichender Klimawechsel ein. Eine Intensivierung und Nordwärtsverlagerung des SW-Monsuns führten zu tropischen Sommerniederschlägen und zur Bereitstellung großer Feuchtigkeitsmengen in diesem stark kontinental geprägten Raum. Aus dem erhöhten Aufkommen an Niederschlägen resultierte, über Auffüllen der lokalen Aquifere, ein rascher Anstieg des Grundwasserspiegels (vgl. KRÖPELIN 1999:487, HOELZMANN 2002:375,384). Da nur wenige Millimeter pro Jahr (THORWEIHE & HEINL 1999:518) in Form von Grundwasserströmen großräumig aus der Region abgeführt werden konnten, verursachten die lokalen Niederschläge ein Einsetzen von Grundwasseraustritten (vgl. PACHUR & RÖPER 1984:277; PACHUR et al. 1987:300; PACHUR 1990:206; KRÖPELIN 1993:234). Breitenkreisunabhängig entwickelten sich innerhalb weniger Jahrzehnte zwischen 9450 und 9300 a BP Süßwasserseen, die in Erq-Gebieten dem Dünensand, ansonsten dem anstehenden Gestein direkt auflagen. (vgl. HOELZMANN 1992:69, KRÖPELIN 1993:239, PACHUR 1997:229/ 1999:429), (s. Abb. 09).

Sites:

1 Selima Oasis (21˚25'N/29˚18'E — HAYNES et al. 1989:109ff. [Holocene paleoecology of the Eastern Sahara; Selima Oasis. Quaternary Science Reviews 8], PACHUR et al. 1990:203ff.);

2 Dry Selima (21˚20'N/29˚20'E — PACHUR & WÜNNEMANN 1996:1ff. [Reconstruction of the palaeoclimate along 30˚E in the Eastern Sahara during the Pleistocene/Holocene transition. Palaeoecology of Africa 24]);

3 Wadi Shaw — Wadi Sahal (20˚30'N/27˚30'E — GABRIEL & KRÖPELIN 1994:131ff. [Jungquartäre limnische Akkumulationsphasen im NW-Sudan. Zeitschrift für Geomorphologie Neue Fassung 48]);

4 Oyo (19˚16'N/29˚11'E — RITCHIE et al. 1985:352ff. [Sediment and pollen evidence for an early to mid-Holocene humid period in the Eastern Sahara. Nature 314]);

5 Wadi Fesh-Fesh (18˚45'N/25˚26'E — HOELZMANN 1993[a]:142ff.);

6 West-Nubian-Palaeolake (18˚23'N/25˚34'E — HOELZMANN et al. 2000:105ff. [Precipitation estimates for the Eastern Sahara based on a water balance model of the West Nubian Palaeolake Basin. Global and Planetary Change 26], HOELZMANN et al. 2001:193ff. [Environmental change and archaeology: lake evolution and human occupation in the Eastern Sahara during the Holocene. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 169]);

7 Atrun (18˚10'N/25˚39'E — RITCHIE et al. 1985:352ff. GOSCHIN 1988:1ff. [El Atrun {Nubien} — Ein frühholozäner See. PhD thesis, Freie Universität Berlin]);

8 Ridge Lake N15 (16˚59'N/27˚47'E — HOELZMANN 1993[a]:102ff.);

9 Tageru (17˚02'N/27˚47'E — HOELZMANN 1993[a]:107ff.);

10 N22-Gureinat (17˚N/27˚18'E — HOELZMANN 1993[a]:88ff.);

11 Lake Sidi[q] (16˚55'N/26˚46'E — HOELZMANN 1993[a]:144.ff)

(HOELZMANN 2002:384f).

Nur in den hygrisch begünstigten Gebirgen wie den Maidob Hills im Süden setzte die Seenbildung schon im Spätpleistozän ein, und speiste aus diesem Einzugsgebiet zudem Fluss-Seen im Wadi Maqrur (vgl. PACHUR 1999:432; HOELZMANN 2002:375). Mit dem Einsetzen der Niederschläge und dem daraus resultierenden Grundwasseranstieg kam es entlang solcher bevorzugter Migrationsbahnen zum Vorrücken der sahelischen und sudanischen Savanne bis südlich des 22. Breitengrades (vgl. NEUMANN 1989:143).

Anhaltende Feuchtphase

Der Zeitraum zwischen 10000 und 8000 a calBP kann als anhaltende Feuchtphase betrachtet werden. Tropische Monsunregen prägten durch eine bis zu 800 km reichende Verschiebung des Monsungürtels nach Norden innerhalb weniger Jahrhunderte ein Landschaftsbild mit stabilen Süßwasserseen (vgl. KRÖPELIN 1994:491; HOELZMANN 2002:384), (s. Abb. 09). Silikatischen bis semilakustrischen Ablagerungen nördlich von Selima und östlich des Kufra-Beckenrandes (ca. 21°30'N) standen zeitgleich carbonatische Seesedimente im Süden gegenüber. Daraus ergibt sich ein Gradient abnehmender Niederschläge von Süden nach Norden; die monsunalen Regenfälle blieben im Norden eher aus. Zugleich war auf der Höhe der Wendekreise ein Gradient abnehmender Niederschläge von West nach Ost entwickelt (vgl. PACHUR & RÖPER 1984:249; PACHUR 1997:240; HOELZMANN 1993b:573/ 1993a:172). Eine jährliche Niederschlagsmenge von 400 bis 450 mm ist für das regionale Klimaoptimum um 8000 a BP für das Untere Wadi Howar anzunehmen (vgl. KRÖPELIN 1993:239,244/ 1999:489).

Unter diesen semiariden Verhältnissen erfolgte während der Wintermonate weiterhin eine aktive Sandakkumulation von Parabeldünen (vgl. BESLER 2002:396), während zeitgleich lokal gespeiste Quellen Sinterbildungen ausfällten (vgl. PACHUR & KRÖPELIN 1987:299). Das Untere Wadi Howar wurde durch lokale Niederschläge eines sich nördlich erstreckenden Einzugsgebietes gespeist. Es bestand aus einer Kette von flachen ineinander übergehenden Fluss-Seen und Hochwasserpfannen, die saisonal über fließende Gewässer miteinander verbunden waren und episodisch, mit räumlichen Unterbrechungen, bis in den teilweise rückstauenden Nil entwässerten (vgl. PACHUR & RÖPER 1984:249; PACHUR et al. 1987:298/ 1990:204–206,233; PACHUR & HOELZMANN 1991:257; KRÖPELIN 1993:20,234f./ 1999:484–485; KUPER 1995:129). In der Tiefenlinie im Engpass der Überleitung des Mittleren Wadi Howar zum Unteren Wadi Howar stehen lakustrine Sedimente mit einem Alter von 9430±85 a BP unter dem spätpleistozän angelegten, wenn auch später modifizierten Dünenriegel an (s. Abb. 05). Aus diesem Befund und auf Grund der gut drainierenden Beschaffenheit des Wadibetts im westlichen Anschluss ist eine holozäne Anbindung des Unteren Wadi Howar an den Oberlauf auszuschließen (vgl. PACHUR & KRÖPELIN 1987:298/ 1990:233, KRÖPELIN 1993:221–223).

Von stabilen, bis über 15 m höher als heute liegenden Grundwasserhöhen zeugen die massiven und kontinuierlichen Süßwassercarbonate aller Paläoseen der Region. Von ihnen ist das als “Ptolemäus See” bezeichnete westnubische Seen-Archipel nördlich des Mittleren Wadi Howar von überregionaler Bedeutung (s. Abb. 04). Das Areal von schätzungsweise 30000 km² fungierte nicht nur als Grundwasserneubildungsgebiet sondern auch als Wasserdampfquelle und bewirkte bis ins Mittelholozän durch Auslösung konvektiver Niederschlagsereignisse in Form von “Squall Lines” eine klimatische Bevorzugung der umliegenden Gebiete (vgl. HOELZMANN 1993a:177, PACHUR 1997, PACHUR 1999:388), (s. Abb. 10).

Diese hygrische Sondersituation kann neben der erwähnten hochkontinentalen Lage ein weiterer Grund dafür sein, dass die um 7000 a BP in der Westsahara einsetzende tausendjährige niederschlagsärmere Phase (vgl. PACHUR et al. 1990:246, PACHUR 1999:428) sich kaum in den lakustrinen Profilen der sudanesischen Ostsahara abzeichnet.

NEUMANN (1989:143,150–152) folgert aus Holzkohleuntersuchungen, dass zwischen 7000 und 6500 a BP ein Maximum der Savannenausbreitung erreicht wurde, welche mit einer zonalen Verschiebung von mindestens 500 km das Wadi Howar teilweise in den Bereich der Laubsavannen der Sudanzone brachte. Gegen die Ableitung einer breitenkreisparallelen Vegetationsverschiebung spricht, neben verschiedenen methodologischen Überlegungen (vgl. KRÖPELIN 1993:219), der sich azonal erstreckende Gunstraum zwischen dem Maidob Gebirge über das Wadi Maqrur bis zum Ptolemäus See. In diesem grundwassergesteuerten Vegetationsrefugium konnten viele Arten “fossil” eine zonale Aridifikation überdauern sowie ökologisch anspruchsvolle Großsäuger migrieren (vgl. PACHUR & RÖPER 1984:249/ 1990:208; PACHUR 1997:241/ 1999:427).

Nachlassende Feuchtphase

Zwischen 8000 und 5000 a calBP wurden die oberflächennahen Aquifere immer unregelmäßiger durch lokale Niederschläge aufgefüllt und liefen zunehmend aus. Das Absinken des Grundwasserspiegels war nur in zentralen Hochlagen und Tiefenlinien mit überregionalen Einzugsgebieten verlangsamt oder zeitweise unterbrochen (vgl. THORWEIHE & HEINL 1999:520,523). Im Gegensatz zum fast simultanen Einsetzen der holozänen Feuchtphase war ihr Ausklingen deutlich eine Funktion der Breitenposition. Im Norden (21.5°N) endete eine kontinuierliche lakustrine Sedimentation um 7600 a calBP, wohingegen diese im Süden (18°N) noch 1300 Jahre länger anhielt (vgl. HOELZMANN 2002:386). Alle lakustrinen Ablagerungen wurden seit dem frühen Holozän korrasiv bearbeitet und deflativ ausgeräumt, so dass das terminale Stadium der Süßwasserseen nur indirekt, beispielsweise über das Einsetzen des Sebkha-Stadiums in Al-Atrun, auf 4000 a BP geschätzt werden kann (vgl. PACHUR et al. 1990:244; PACHUR & HOELZMANN 1991:271; HOELZMANN 1993a:177).

Datierungen pflanzlicher und faunischer Proxydaten halten den Erwartungen entsprechend länger an (vgl. PACHUR 1999:432).

Einsetzende Aridifikation

Das Ende der holozänen Feuchtphase setzte 5400 a calBP mit einem kontinuierlichen Rückzug der monsunalen Regen auf einer Breite von 24°N ein (O. BUBENZER & S. KRÖPELIN Königswinter, 2003) und erreichte das Untere Wadi Howar rund 2000 Jahre später. Dieser initialen Aridifikation folgte eine nur noch graduelle Südwärtsverlagerung der Klimazonen, die in einer späteren feuchten Klimaepisode (100 bis 200 mm/a) um 2000 a BP kurzfristig sogar reversibel war (vgl. KRÖPELIN 1993:235–236,245/ 1999:475,490). Die perennierende Vegetation kontrahierte auf die wenigen Stellen, an denen noch oberflächennahes fossiles Grundwasser anstand (NEUMANN 1989:29).

Aktuelle klimatische Situation

Gegenwärtig verläuft der oszillierende Südrand der Sahara (< 150 mm/a) etwa 300 km südlich des Wadi Howar. Mit einer vor allem in den Feuchtjahren ausgeprägten hohen Variabilität erhält das Untere Wadi Howar nach der stark gemittelten Isohyetendarstellung von LEROUX (1983) zwischen 20 und 40 mm Jahresniederschlag (vgl. auch WHITEMAN 1971:4 (s. Abb. 11).

Die seltenen und lokal begrenzten Niederschläge und säkularen Starkniederschläge (rainstorm) während der Sommermonate Juli, August und September sind auf nordwärts ausbrechende Monsunausläufer zurückzuführen, die ihre Ursache in einer außergewöhnlichen Lage der innertropischen Konvergenzzone und des Easterly Jets haben (vgl. KRÖPELIN 1993:29–30/ 1999:451; HOELZMANN 1993a:18–19). Sie ermöglichen einen ephemeren krautigen Pflanzenwuchs mit hohem Anteil an Sukkulenten, die so genannte “Gizzu-Vegetation” (vgl. NEUMANN 1989:39; PACHUR et al. 1990:209–213). Dem Niederschlag steht eine potentielle Evaporation gegenüber, die theoretisch den Jahresniederschlag innerhalb eines Tages wieder der Atmosphäre zuführen könnte. Nach PICHE beträgt diese in Wadi Halfa im Jahresdurchschnitt 19,8mm/d (KRÖPELIN 1993:21 nach PICHE).

Gegenwärtig ist demnach das ganze Untere Wadi Howar, obwohl es die potentielle Sammelader aller nördlichen Niederschläge bildet, weit entfernt vom Grundwasserspiegel. Nur in der Tiefenlinie südlich des Gebel Rahib steht es in den „Rahib Wells“ nur 9 m unter der Geländeoberfläche an (vgl. PACHUR & RÖPER 1984:275; KRÖPELIN 1993:231).

Abschließende Betrachtung

Der grobe zeitliche Rahmen des Einsetzens und Ausklingens der holozänen Feuchtphase im weiteren Untersuchungsgebiet korreliert mit Daten aus der Zentral- und Westsahara sowie Bohrkernen von der Westküste Afrikas und dem Arabischen Meer. Durch die extreme kontinentale Position wurden bestimmte Klimafluktuationen gepuffert oder setzten erst mit einer beachtlichen Verzögerung von ca. 1000 Jahren ein: “… thus only the largest-scale climatic changes were recorded. The maximum monsoon intensification was reached ca. 1000 years later in Western Nubia (ca. 8000–8500 calBP) when compared to other Saharan sites and the marine records” (HOELZMANN 2002:386; vgl. auch PACHUR et al. 1990:208; PACHUR 1999:433).

Die im Spätholozän einsetzende Klimaverschlechterung wurde wahrscheinlich durch menschliche Eingriffe wie einer extensiven Weidewirtschaft, Abholzung von Bäumen und Buschbränden lokal nicht unerheblich verstärkt (vgl. NEUMANN 1989:152; KRÖPELIN 1993:236; KEDING 1997:250). Desertifikation dürfte schon ab früher Zeit eine Rolle gespielt haben und selbst heute wird das Ökosystem im quasi menschenleeren Wadi Howar durch Beweidung der Gizzu-Vegetation durch Kamele der Kababish Nomaden und durch Jagd auf das letzte Wild negativ anthropogen beeinflusst.

Neolithische Besiedlungsgeschichte

Das Siedlungsverhalten der Menschen im Neolithikum in der Ostsahara erklärt sich vor dem Hintergrund der beschriebenen ökologischen Veränderungen im Holozän. Neben Umwelteinflüssen spiegeln die archäologischen Zeugnisse allerdings auch eine kulturelle Entwicklung wieder (vgl. KEDING 1995:83/ 1997:18/ 1998:4). Der Begriff “neolithisch” wird im Folgenden auf alle Keramik führenden Gruppen, unabhängig von der Art ihrer Subsistenz angewandt (vgl. JESSE 2003:38).

Bald nach dem Einsetzen holozäner Niederschläge wurde die östliche Sahara wieder von ersten Menschen besiedelt (vgl. KUPER 1995:135). Eine Auswertung der bisher vorliegenden Radiokarbondaten weist darauf hin, dass das Wadi Howar seit dem siebten Jahrtausend BP kontinuierlich bis in das dritte Jahrtausend BP besiedelt war. In Anbetracht der klimatischen Gunstlage dieses Raumes ist der Zeitpunkt des Einsetzens der Besiedlung als relativ spät zu bewerten (vgl. KEDING 1998:11/ 2000:102).

Während der Besiedlungsdauer im Neolithikum nahmen die Menschen unterschiedliche Subsistenzformen an, welche sich archäologisch in Siedlungsmustern und Materialzusammensetzung der Fundplätze widerspiegeln. Das Untere Wadi Howar war bevorzugtes Siedlungsgebiet im frühen und mittleren Holozän, während sich später die Siedelaktivitäten zunehmend in das Mittlere Wadi Howar verlagerten (vgl. JESSE 2002:82). Ab 3000 a BP war eine dauerhafte Besiedlung des Unteren Wadi Howar aus klimatischen Gründen nicht mehr möglich (vgl. KUPER 1995:127).

Art der Fundplätze

Im Unteren Wadi Howar lassen sich zwei Arten von Fundplätzen unterscheiden; Oberflächenfundplätze und Siedeldünen.

Den überwiegenden Teil archäologischer Zeugnisse findet man locker über ein Areal unterschiedlicher Ausdehnung — nicht selten mehrere km² — verstreut. Abhängig vom Deflationsgrad und der Funktion des Standortes handelt es sich neben Keramik und Knochen vorwiegend um Steinartefakte. Fundplätze dieser Art werden unter dem Begriff “Oberflächenplätze” (surface find) zusammengefasst. Die Hinterlassenschaften weisen überwiegend keine Stratigraphie auf (vgl. KEDING 2000:91). Ihre Funktion und Lage im Raum erschließt sich meistens erst nach Anlage von Bodenprofilen in der häufig eingeebneten und flugsandüberdeckten Landschaft.

Bei der zweiten Form von Fundplätzen handelt es sich um eine geomorphologisch-archäologische Besonderheit des Unteren Wadi Howar: die so genannten “Siedeldünen” (dune habitat), bis zu 15 m hohe Parabeldünen, deren Sandkörper auf einer meist sandfreien Rumpffläche aufsitzen. Die Sichelform ist mit ihrer Luvseite nach NNO (20°) geöffnet und damit spiegelverkehrt zu den umliegenden gegenwärtig mobilen Barchanen, deren Leeseite mit dem Nordostpassat zusammenfällt. Es handelt sich um einen fossil ererbten Relieftyp, der auf Grund einer stabilisierenden Deckschicht aus neolithischen Artefakten bis in das vollaride Klima hinein konserviert wurde. Die Genese der Parabeldünen dürfte zeitgleich mit der Seenbildung eingesetzt haben, wobei die äolisch mobilen Sande des vorangegangenen hochariden Klimaabschnitts durch niedrige, aber dichte Vegetationsbildung gebremst wurden. Noch in ihrer aktiven Akkumulationsphase wurden die Parabeldünen von prähistorischen Gruppen besiedelt. Zum Klimaoptimum um 8000 a BP fixierte eine Pflanzendecke ihre Oberflächen, bevor diese dann durch zunehmende Artefaktstreu ersetzt wurde (vgl. GABRIEL & KRÖPELIN 1985:111; RICHTER 1989:434; BESLER 2002:397). Im Gegensatz zu den Oberflächenfundplätzen weisen Siedeldünen zumindest im Plateaubereich eine bis zu mehrere Dezimeter mächtige Kulturschicht auf, die neben menschlichen und tierischen Knochen und Keramikfragmenten hauptsächlich aus unretuschierten Abschlägen und Trümmerstücken, die aus der Produktion von Werkzeugen hervorgingen, sowie Feuerstellen besteht (vgl. GABRIEL & KRÖPELIN 1985:107–108; KRÖPELIN 1993:87).

Steinartefakte

Neben den eben genannten unretuschierten Abschlägen und Trümmern gibt es eine Reihe weiterer Steinartefakte, die in großer Anzahl in weiten Bereichen des Unteren Wadi Howar anzutreffen sind.

Zu den bemerkenswertesten gehören fein gearbeitete Beile unterschiedlicher Größe mit spitzovalem Querschnitt, einer breiten Schäftungsrille, abgerundetem Nacken und breiter, meist scharf zugeschliffener Schneide (vgl. NEWBOLD 1924:60ff./Pl.IV, HINKEL 1979:133ff; KEDING 1997:195). Sie wurden von KUPER (1981:273) als “Beile vom Darfur Typ” benannt und bestehen häufig aus einer besonderen, noch nicht lokalisierten Trachytvarietät (Sölvsbergit) oder aus Diorit (vgl. KEDING 1997: 191–192). Eine Analogie zu der in altägyptischen Quellen erwähnten Nutzung von Beilen mit scharfer Klinge zu Zwecken der Holzbearbeitung liegt nahe (vgl. KEDING 1997:195 nach KÜHNERT-EGGEBRECHT 1969:48), (s. Fototafel 02: “Stone Artefacts” a, im Materialband).

Außer Reibschalen und Mahlsteinen unterschiedlicher Form und Größe (s. Fototafel 02: “Stone Artefacts” b) sind rundlich ovale Artefakte mit glatter Arbeitsfläche und mittig eingetieftem Narbenfeld häufig. Als mögliche Funktionen werden das Knacken von Ziziphus-Kernen, das Zerreiben und Zerstoßen fester Stoffe, aber auch die Verwendung als Paletten und als mit tierischem oder pflanzlichem Fett betriebene Lampen diskutiert (vgl. KEDING 1997:196–197), (s. Fototafel 02: “Stone Artefacts” c).

Ferner findet man auf quasi allen Fundplätzen eine bemerkenswerte Anzahl von gut gerundeten, etwa faustgroßen Kugeln aus harten Steinvarietäten, so genannte „Bola-Kugeln“. Sie wurden wahrscheinlich zum Aufrauen der Reibschalen, möglicherweise aber auch als Schleuderkugeln zum Jagen verwendet (s. Fototafel 02: “Stone Artefacts” d).

Seltener sind dagegen Rillensteine zu finden. Dabei handelt es sich um Schleifgeräte zum Glätten von Holz-, Horn- oder Knochengeräten und zum Abrunden und Normieren von Straußeneiperlen (s. Fototafel 02: “Stone Artefacts” e).

Diverse Mikrolithe sowie Bohrer, Kratzer, Schaber, Klingen und Pfeilspitzen runden das Spektrum der wichtigsten Steinartefakte ab (vgl. KEDING 1997:197–201), (s. Fototafel 02: “Stone Artefacts” f).

Das Rohmaterial der Steinartefakte ist an lokale Ausbisse gebunden und besteht im Unteren Wadi Howar zu einem großen Anteil aus Gangquarzen, Quarzit, Sandstein, Chalcedon und manchmal fossilem Holz (vgl. KUPER 1981:238–239). Ausnahmen bilden kleine Beile aus grünem Jaspis und die erwähnten “Darfur Beile” aus Sölvsbergit.

Steinartefakte sind schwer zu datieren und mit Ausnahme der “Darfur Beile”, welche in einem konkreten Fundzusammenhang mit Knochen auf 5000 bis 4000 a BP datiert wurden, durch die Persistenz ihrer Nutzung bestimmten Besiedlungsphasen nur schwer zuzuordnen (vgl. KEDING 1997:195).

Keramikchronologie und Subsistenzstrategien

Die zweite große Fundgruppe bilden Keramikscherben. Sie sind in Bezug auf chronologische Fragestellungen sehr aussagekräftig, da von den ersten bis zu den letzten Bewohnern des Wadi Howar im Holozän jede neolithische Bevölkerungsgruppe eine ihr eigene Keramikform nutzte (vgl. RICHTER 1989:440; KEDING 1995:91). Ein großer Teil der Keramikgefäße wurde auf der Oberfläche in einer jeweils typischen Art und Weise, die über Jahrhunderte, teilweise sogar über Jahrtausende über weite Gebiete anhielt, verziert. Zu einer Veränderung des Keramikstils kam es in erster Linie durch eine Veränderung der Bevölkerungsstruktur, die ihrerseits mit Wanderungsbewegungen und der Ablösung unterschiedlicher Subsistenzstrategien zusammenfiel. Beziehungen zwischen Keramikphasen und Wirtschaftsweisen lassen sich aus dem Fundzusammenhang mit zoologischen und botanischen Resten, aber auch aus der Art und geomorphologischen Lage der Siedelplätze erschließen (vgl. KEDING 2000:100, JESSE & KEDING 2002:279). In diesem Kontext erhalten Keramikstile paläoökologische Aussagekraft.

Auf der Siedeldüne “Conical Hill 84/24” gelang es vor 20 Jahren durch Anlage einer 110 cm tiefen Grabung im Plateaubereich eine chronologisch-stilistische Abfolge der frühen Keramikentwicklung des Unteren Wadi Howar zu gewinnen. Sie bildete lange die einzige vertikale archäologische Stratigraphie (vgl. GABRIEL & KRÖPELIN 1985:108–110; KEDING 1997:241). Mit Hilfe des Seriationsverfahrens der Korrespondenzanalyse und durch regionale und überregionale Vergleiche absolut datierter Fundinventare konnte diese zeitliche Abfolge um weitere Keramikstile erweitert und verfeinert werden (vgl. KEDING 1995:94/ 1997:252). Spätere Grabungen des Kölner Forschungsprojektes ACACIA bestätigten und ergänzten die erarbeitete Keramikstratigraphie (vgl. KEDING 2000), (s. Abb. 12).

Die Keramikstratigraphie bildet für das Wadi Howar die Basis chronologischer und kultureller Klassifikationen (KEDING 1998:4). Im Weiteren werden zusammenfassend die drei wichtigsten Keramikkomplexe behandeln, die jeweils für eine bestimmte Subsistenzwirtschaftsweise stehen und damit auch die paläoökologische Situation im Unteren Wadi Howar widerspiegeln.

Keramik erster Jäger und Sammler

Keramik ist seit dem Ende des 10. Jahrtausends BP in der Zentralsahara und dem Niltal bekannt. Die als “Early Khartoum Typ” bezeichnete Keramik prägt den ältesten Keramikhorizont der Sahara und erstreckt sich vom Niltal bis zum Atlantik (vgl. KEDING 1998:4). Im Wadi Howar kommt dieser Keramikkomplex quasi ausschließlich im unteren Wadilauf vor, wo im Jahre 2002 113 Fundplätze bekannt waren (vgl. JESSE 2002:80,82).

Die Fundzusammenhänge zeugen von einer aneignenden Wirtschaftsform der damaligen Talbewohner. Als wenig spezialisierte Fischer, Jäger und Sammler waren sie in großer Mehrheit auf Siedeldünen nahe Flussläufen und kleineren Süßwasserseen sesshaft (vgl. KEDING 1998:4; JESSE & KEDING 2002:279–280; RICHTER 1989:438).

Die Keramik, von der nur Fragmente, nie ganze Gefäße erhalten sind, ist flächendeckend in Wiegetechnik (rocker-stamp application) mit den Rückenflossen von Welsen (Synodontis schall), in Wellen und Bögen (“Dotted Wavy Line”) oder mit gepunktetem Zickzack (“Packed Zig Zag”) verziert (HINKEL 1979:IV nach ARKELL). Sie ist relativ dickwandig, stark quarzgemagert, sehr hart und rotbraun bis grauschwarz mit geglätteter Innen- und Außenwand (s. Fototafel 03: “Pottery Groups” a/b, im Materialband). Eine zeitgleiche und die vorangehenden Stile ersetzende Entwicklung ist der so genannte “Laqiya Typ”, dessen auf eine NS-Achse beschränkte Verbreitung vom Gebel Tageru im Süden über das Wadi Howar nach Laqiya im Norden auffällig ist (vgl. JESSE 2002:85–87/ 2003:283).

Keramik rinderhaltender Pastoralisten

Der nächstjüngere Horizont wird durch Leiterbandkeramik geprägt und ist charakteristisch für Siedelplätze zwischen 5200 und 4000 a BP. Die Verbreitung dieser Keramik ist eng an das Wadi Howar gebunden und erfolgte in ostwestlicher Richtung. Die Oase al-Atrun ist ihre nördliche Ausbreitungsgrenze (vgl. RICHTER 1989:438–440). Die ältere Leiterbandkeramik weist Parallelen zu einem Keramikkomplex im Niltal (“Khartoum Shaheinab” — 5000 bis 4000 a BP) auf, ihr Vorkommen ist aber auf ein Gebiet bis 250 km westlich des Niltals begrenzt. Jüngere Stilentwicklungen breiten sich nach Osten, vom Mittleren Wadi Howar über das Ennedi Gebirge, Borkou Plateau und Djourab, bis nach Mali aus (vgl. KEDING 1998:10/ 2000:103).

Leiterbandkeramik ist mit Hinterlassenschaften rinderhaltender Pastoralisten vergesellschaftet. Die Rinder wurden wohl ursprünglich vom Nil als Notreserve (“emergency food”) in das Wadi Howar getrieben, wo sie gejagt wurden (A. GAUTIER Königswinter, 2003) Die Nahrungsgrundlage rinderhaltender Pastoralisten bestand zum Großteil aus Milch. In der Trockenzeit wurde zusätzlich durch “Anzapfen” der Venen der Rinder nahrhaftes Blut konsumiert. Fischfang und pflanzliche Nahrung, auf welche abgearbeitete Reibschalen und -mulden sowie Celtis-Kerne hinweisen, waren Nahrungsergänzung, während der Verzehr von Fleisch wahrscheinlich auf kultische Gelegenheiten beschränkt war (vgl. KEDING 1995:101–102/ 1997:244–246/ 1998:9; N. PÖLLATH & H. RIEMER Königswinter, 2003,). Der westliche Abschnitt des Unteren Wadi Howar wies noch ganzjährig offene Wasserstellen auf, die Ufer waren mit Akazien gesäumt und das Umland bestand aus grüner Savanne, in der die Rinder weiden konnten. Erst mit zunehmender Aridität, die mit einer Beschränkung der Weidemöglichkeiten, Abnahme der Vielfalt und Menge an Wildgräsern und einer zunehmenden Knappheit an Holz einherging, musste zuerst saisonal in das Mittlere Wadi Howar gewandert und schließlich ganz umgesiedelt werden (vgl. KEDING 1995:101–103/ 1998:5ff: JESSE & KEDING 2002:281).

Bei der Leiterbandkeramik handelt es sich um qualitativ hochwertige, sehr homogene, dünnwandige, überwiegend rotbraune fast ausschließlich sandgemagerte Ware. Die Oberfläche der häufig noch vollständig erhalten im Sediment steckenden rundbodigen kugeligen Töpfe ohne Halsansatz ist überwiegend mit horizontal angeordneten Bänderungen bedeckt, die in Wiegetechnik mit Spatel und Kämmen eingedrückt wurden (vgl. KEDING 1995:91,94–95/ 1997:252/ 1998:7), (s. Fototafel 03: “Pottery Groups” c/d). Der Keramikstil ist eine Entwicklung, die sich aus der Tradition der Zick-Zack-Verzierungen im Wadi Howar vollzogen zu haben scheint (vgl. RICHTER 1989:437), (s. Abb. 13).

Keramik kleintierhaltender Pastoralisten und Jäger

Der jüngste Horizont besteht aus Keramik mit geometrischen Mustern und Mattenverzierung und wird zusammenfassend als Keramik vom “Handessi Typ” bezeichnet (arabische Bezeichnung, mündl. Mitt. MUAWIYA, Wadi Howar 2003; schriftl. Mitt. F. JESSE 2004). Sie kennzeichnet die letzte Phase dauerhafter menschlicher Besiedlung des Wadi Howar bis 3000 a BP (vgl. KEDING 1998:10; JESSE & KEDING 2002:281). Die Handessi-Keramik ist auf das westliche Untere Wadi Howar und schwerpunktmäßig auf das Mittlere Wadi Howar beschränkt. Überregional findet sich ähnliche Keramik auch in der Laqiya-Region im Norden, im Gebel Tageru im Süden sowie dem Ennedi im Westen (vgl. KEDING 2000:99–100; RICHTER 1989:440). Das Siedlungsmuster der damaligen Menschen bestand aus kontrahierten kleinen Siedelplätzen in einem von früheren Hinterlassenschaften diskontinuierlichen Fundzusammenhang, was auf eine neue Bevölkerungsgruppe hinweist.

Die Handessi-Siedler hielten neben vereinzelten Rindern kleine Herden von Schafen und Ziegen, sammelten und lebten zunehmend von der Jagd (vgl. KEDING 1998:10–11; JESSE & KEDING 2002:288,281).

Die Hypothese eines Eindringens einer neuen Bevölkerungsgruppe in dieser späten Besiedlungsphase wird von der Verschiedenheit der Keramik zu vorangehenden Stilrichtungen bestärkt, wenngleich auch für diese Annahme bislang von anthropologischer Seite nur wenige Belege vorliegen (schrift. Mitt. F. JESSE 2004). Die Keramik ist fast ausschließlich anorganisch gemagert, grauschwarz, häufig mit braunroter Oberfläche, gröber als vorangehende und weist den größten Formenschatz der Gefäße auf. Als Verzierungen treten in der frühen Phase geometrische, häufig geritzte Formen auf, die später zunehmend von Mattenabdruck “Woven-Mat Decoration” abgelöst werden (vgl. KEDING 1998:10–11), (s. Fototafel 03: “Pottery Groups” e/f).

Aus den nachfolgenden Jahrtausenden sind nur wenige Fundorte bekannt, was darauf schließen lässt, dass das Untere Wadi Howar für längere Aufenthalte größerer Gruppen zu trocken geworden war. Als Verbindungsweg zwischen Nil und der Zentralsahara wurde das Untere Wadi Howar wohl noch in geschichtlichen Zeiten genutzt, wie die Lage der wahrscheinlich meroitischen (ca. 400 BC bis 350 AD) Festung “Qala’a Abu Ahmad” im östlichen Talabschnitt unterstreicht, (vgl. KEDING 1989:35; KRÖPELIN 1999:480, JESSE & KEDING 2002:281). Als saisonale Weide nach starken Niederschlägen wird der westliche Teil des Unteren Wadi Howar auch heute noch von den Kababish Nomaden zum Grasen ihrer Kamelherden aufgesucht.

Beschreibung des Surveys in der Region Abu Tabari

Während des Geländeaufenthaltes im November 2003 erfolgte der erste systematische geowissenschaftlich begleitete archäologische Survey regionalen Ausmaßes im Gebiet von Abu Tabari.

Anfang des letzten Jahrhunderts wurde dieses Gebiet von G.R. CAREY, Capt. CONINGHAM und Capt. WHITTINGHAM auf dem Weg nach al-Atrun auf Grund des Brunnens “Bir Abu Tabari” aufgesucht (vgl. HINKEL 1979:11–21,141). Im gleichen Jahr 1907 verdurstete jedoch ein Teil eines von dort aufgebrochenen vierzigköpfigen Kamelkorps (Camel Corps Officers) nach erfolglosem Versuch, diesen erneut aufzufinden (vgl. KRÖPELIN 1993:23 nach KEAYS, G.A.V. 1939; vgl. auch NEWBOLD 1924:44).

Zwischen 1980 und 1993 wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) das interdisziplinäre Forschungsprojekt “Besiedlungsgeschichte der östlichen Sahara” (BOS) gefördert, welches in der Region von Abu Tabari die “Siedeldüne 84/50” näher beschrieb.

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 69, “Geowissenschaftliche Probleme in ariden und semiariden Gebieten — Entwicklung und Potential kratonaler Großstrukturen” wurden im Teilprojekt E1 “Quartärgeologie, Paläoklimatologie und Südwanderung der Sahara” auch in dieser Region quartärgeologische Beobachtungen angestellt. Insbesondere KRÖPELIN hat auf sieben Forschungsexpeditionen Daten gesammelt und in seiner Doktorarbeit veröffentlicht. Er beschreibt das Gebiet als “äußerst unübersichtliches Gelände” mit einem “in diesem Abschnitt besonders schwer zu verfolgenden Wadilauf” (KRÖPELIN 1993:72).

Im Rahmen des im Jahre 1995 anschließenden, wiederum von der DFG getragenen Sonderforschungsbereichs 389 “Arid Climate, Adaption and Cultural Innovation in Africa” — ACACIA wurden im ersten Jahr diverse weitere Siedeldünen auf der Fahrtstrecke Richtung “Conical Hill” registriert und schließlich vom 8.-10. Dezember 1995 begangen. Im Januar 1997 wurde das Gebiet um die Siedeldünengruppe “Abu Tabari 97/01” bis “Abu Tabari 97/04” als Arbeitsgebiet ausgewählt und in einem 3 km x 4 km großen Areal an drei Tagen begangen. Ziel war es, eine Vorstellung von der Einbettung der Siedeldünen in ihre unmittelbare Umgebung zu bekommen. Anschließend wurde das Areal in einem Radius von ca. 5 km umfahren. Dieser nicht gesondert publizierte Survey lag westlich vom nachfolgend beschriebenen Untersuchungsgebiet und war bedeutend kleinräumiger angelegt.

Schließlich erfolgte im Herbst 2002 ein zwei Tage dauernder motorisierter Survey mit einem Radius von 10 km um den Fundplatz “S02/01” Auch hierbei stand die Erfassung der unmittelbaren Umgebung im Vordergrund (schriftl. Mitt. F. JESSE 2004, s. CD01: Datensatz “abu_tabari_survey.qu3/survey sheets acacia”).

Dieser Abriss der Forschungsgeschichte unterstreicht die besondere Ausgangslage für die von Dr. M. LANGE geleitete archäologische Forschungsexpedition im Rahmen des Teilprojektes A1 “Climate Change and Human Settlement between the Nile Valley and the Central Sahara” von ACACIA. Mit 25 Tagen vor Ort wurde hier erstmalig eine längere Zeitspanne in der Region von Abu Tabari verbracht und verschiedene Grabungen durchgeführt. Dieser ortsgebundene Geländeaufenthalt wurde durch einen systematischen regionalen Survey unter Verwendung des beschriebenen Navigations-Informations-Systems begleitet.

In dem archäologisch nach wie vor weitgehend als Neuland zu betrachtenden Raum des Unteren Wadi Howar wurden auf Grund der zeitlichen Begrenzung der Geländeaufenthalte auf bisherigen Kampagnen möglichst direkt viel versprechende Lokationen angesteuert. Während solcher Fahrten wurden mehr oder weniger zufällig weitere Fundplätze entdeckt, beschrieben und gegebenenfalls in nachfolgenden Geländekampagnen zwecks stationärer Grabungen wieder aufgesucht. Aus diesem recht produktiven Vorgehen resultierten lineare, den Fahrtrouten folgende und zur Umgebung überproportional dichte Verteilungsmuster von Fundplätzen.

In der Region von Abu Tabari sollte dieser Situation diesmal explizit entgegengewirkt werden, indem ein ausgedehntes Areal systematisch und flächendeckend untersucht wurde. Durch eine mit Hilfe des Navigations-Informations-Systems flexibel und interaktiv erfolgende Projektion eines Kilometerrasters über die im Gelände eingesetzten Satellitenbilder der Region konnte ein äquidistantes Netz an Surveypunkten entwickelt werden. Die ausgewiesenen Punkte wurden sowohl archäologisch als auch geowissenschaftlich beschrieben.

Der übergeordnete Forschungsgegenstand war die räumlich-zeitliche Verbreitung neolithischer Siedelaktivitäten mit dem Ziel, neue Erkenntnisse über die Lage der archäologischen Fundplätze zueinander in ihrem naturräumlichen Umfeld zu gewinnen. Um sie besser in die holozäne Landschaftsgeschichte einordnen zu können, erfolgte zusätzlich zu den regulären Surveypunkten auch an allen archäologischen Fundplätzen im Surveygebiet eine sedimentologische und geomorphologische Beschreibung.

Surveyparameter

Die Region Abu Tabari erscheint im Satellitenbild als Bereich zwischen einer kanalartigen, von Westen nach Osten gerichteten, 2 km großen Verengung im Süden und dem Wadi Howar im Norden. Das Wadi Howar umläuft in einem ca. 40 km weit gespannten Halbkreis einen Schwellenbereich von etwa 13 km Ausdehnung. Die erhöhte Grundgebirgsschwelle weist ein sich nach Osten öffnenden Beckenbereich auf. Um diese Formenabfolge in dem Survey zu erfassen, ergibt sich eine 22 km lange NS-Erstreckung: vom nördlichen Ufer des Wadi Howar über den Schwellenbereich bis zum Südrand der kanalartigen Tiefenlinie. Die OW-Erstreckung umschließt den gesamten Schwellenbereich und Teile der sich östlich anschließenden Gebiete, in denen schwerpunktmäßig die stationären Grabungen stattfanden. So ergibt sich ein Areal von über 600 km² (28 km x 22 km), das mit begrenzten Dieselvorräten in einem Zeitraum von weniger als drei Wochen mit beständiger Genauigkeit flächendeckend aufzunehmen war.

Ein Netz aus 180 Surveypunkten mit je 2 km Abstand voneinander erwies sich, den im Vorfeld erstellten Berechnungen entsprechend, als praktikabel. Der Abstand zwischen den Surveypunkten wurde, wenn möglich, auch bei der Entfernung zwischen den gefahrenen Routen nicht überschritten, um keine zu großen Zwischenräume zu erzeugen (s. Fototafel 10: “Survey Points and Tracks”, im Materialband). In Anbetracht der weiträumigen Ausdehnungen der archäologischen Fundplätze und der in diesem Gelände vorherrschend unverstellten Sicht erschien der 2 km betragende Abstand geeignet, um mit relativ großer Sicherheit die wichtigsten Zeugnisse neolithischer Siedelaktivitäten aufzufinden. Für das geomorphologische und quartärgeologische Gesamtbild wären auch größere Abstände möglich gewesen, um damit das erfasste Areal zu erweitern.

Die Koordinaten der Surveypunkte entsprechen geraden UTM-Werten, sodass innerhalb der gleichbleibenden UTM-Zone (vgl. Kapitel 1.2.2.1.) mit einer prägnanten Angabe wie “1954/626” (Northing 1954000/Easting 35 626000) ein Geländepunkt auf den Meter genau bestimmt wird. In der weiteren Beschreibung erfolgen räumliche Angaben in dieser Kurzform. Bei Bezugnahme auf ein Satellitenbild liegt, wenn nicht abweichend angegeben, die Kanalkombination “TM7”, “TM4”, “TM1” (R, G, B) zu Grunde. Surveypunkte sind mit ihren Koordinaten oder Namen in der Fototafel 10: “Survey Points and Tracks” aufgeführt.

Alle Surveypunkte wurden mit einem den GPS-Empfänger vorgegebenen so genau wie möglich angesteuert, und ein konstanter Katalog an Geländeparametern erfasst. Die Parameter wurden in Hinblick auf die Forschungsfrage entwickelt und berücksichtigen sowohl den eingeschränkten zeitlichen Rahmen als auch die zur Verfügung stehenden Arbeitsmittel.

An erster Stelle steht eine detaillierte geomorphologische Ortsbeschreibung, die auch das Vegetationsvorkommen umfasst (s. Fototafel 07: “Vegetation Distribution (TM4/TM3/TM2)”, im Materialband). Sie erfolgt in schriftlicher Form und wird durch digitale Fotos, die vom Dach des Fahrzeuges in alle vier Himmelsrichtungen in gleich bleibender Abfolge aufgenommen werden, ergänzt. Diese Fotos sind in der Datenbank des Navigations-Informations-Systems mit den Surveystrecken (tracks) unter Angabe der Himmelsrichtungen zu drei thematisch gegliederten Datensätzen verknüpft (s. CD01: Datensätze “abu_tabari_survey.qu3/tracks — survey point photos”, “…/tracks — geoscientific photos” und “…/tracks — archaeological site photos” sowie DVD: “abu tabari survey photos 2003”). Auf diese Weise können das gesamte Surveygelände und die archäologischen Fundplätze aus der Kartenansicht im Navigations-Informations-System mit Raumbezug über Fotos visualisiert werden.

Als zweiter Parameter wird die absolute Höhe der Geländeoberfläche mit dem GPS-Empfänger erfasst. Die Höhenangabe wird dabei über die gesamte Verweildauer gemittelt (vgl. Kapitel 3.2.1.1.).

An jedem Surveypunkt erfolgt eine rasche bodenkundlich-sedimentologische Feldansprache über Anlage einer Profilgrube. Die Tiefe dieser Aufschlüsse ist abhängig von der Beschaffenheit des Untergrundes, der mit wenigen Spatenstichen erschlossen werden muss, und geht selten über einen halben Meter hinaus. Am Profil werden die Horizontabfolgen beschrieben. Neben den Horizontmächtigkeiten werden über Fingerprobe deren Bodenarten bestimmt. In den meisten Fällen wird zudem mit Salzsäure (HCl) der Carbonatgehalt sowie mit den “Munsell Soil Color Charts” die Bodenfarbe ermittelt.

Die benötigte Zeit für die Aufnahme dieser Parameter wird von dem jeweiligen, den Tagessurvey begleitenden Archäologen dazu genutzt, die unmittelbare Umgebung intensiv nach Artefakten abzusuchen. Zum Abschluss wird von diesem die Dichte der Artefaktstreu eingeschätzt und vermerkt (s. CD01: “abu_tabari_survey.qu3/artefact density — survey points” und Fototafeln 08 “Early Khartoum and Leiterband Type Ceramics”, 09: “Handessi Type Ceramics and Watering Places”).

Dem archäologischen Schwerpunkt des Surveys wird insofern Rechnung getragen, als dass alle potentiellen archäologischen Fundplätze beidseitig der Fahrtrouten angesteuert werden. Diese Fundplätze werden gesondert und umfassend nach dem Surveybogensystem von ACACIA inventarisiert. Für die vorliegende Arbeit wurde aus diesem archäologischen Datensatz die Informationen über Keramikvorkommen und Fundplatzausdehnung übernommen. Die Zuordnung der archäologischen Fundplätze zu raumzeitlichen Besiedlungsmustern erfolgt über das Vorkommen unterschiedlicher Keramiken und den mit ihnen korrelierenden Abfolgen der spezifischen Subsistenzwirtschaftsformen und Besiedlungsphasen (vgl. Kapitel 2.4.3.).

Geomorphologische Datensätze

“Geomorphologie” ist die Wissenschaft von den Oberflächenformen der Erde. Neben einer Reliefbeschreibung werden auch die Kräfte und gesetzmäßigen Abläufe, durch die die verschiedenen Formen gestaltet werden, untersucht (vgl. FB Geoinformatik, Uni Rostock).

In dieser Arbeit wird unter “Geomorphologie” die Beschreibung des Aufbaus und der Entwicklung rezenter Landschaftsformen verstanden. Dabei werden deren spezifische Charakteristika herausgearbeitet und dargestellt. Die Lagebeziehungen der einzelnen Geländeeinheiten werden durch eine topografische Beschreibung unter Berücksichtigung der zu Grunde liegenden geologischen Strukturen festgehalten. Im Gegensatz dazu ist die Darstellung der holozänen Genese der miteinander verzahnten Ablagerungsräume nicht über eine ausschließliche Beschreibung der Oberflächenformen möglich, sondern auf begleitende sedimentologische Untersuchungen angewiesen.

Die Beschreibung der geomorphologischen Beobachtungen zu den einzelnen Surveypunkten erfolgt in tabellarischer Form (s. Tabelle im Anhang und auf CD 01: “abu_tabari_geosurvey.xls”). Überdies können die einzelnen Surveyeinträge aus dem Navigations-Informations-System abgerufen und visualisiert werden. (s.CD01: Datensatz “abu_tabari_survey.qu3/complete geoscientific survey”). Die Tabelle wird, ebenso wie alle Datensätze des Navigations-Informations-Systems, in englischer Sprache gehalten um den sudanesischen Partnern von ACACIA den Zugriff darauf zu ermöglichen.

Zur Topografie des Surveygebietes

“Topografie” wird nachfolgend, im Sinne der ursprünglichen Bedeutung des griechischen Wortes, als “Ortsbeschreibung” verstanden. Dabei werden die charakteristischen Landschaftselemente des Surveygebietes miteinander in Beziehung gesetzt und ihre Lageverhältnisse, besonders bezüglich ihrer Geländehöhe, unter Berücksichtigung der geologischen Basis beschrieben.

Höhenangaben aus GPS-Messungen und DEM

Für die Beschreibung der Topografie sind vor allem im weitläufigen und flachen Wadibett sehr genaue Höhenangaben erforderlich. Diese werden über GPS-Messungen ermittelt. An den Surveypunkten wird während der gesamten Aufenthaltsdauer die Höhe der Geländeoberfläche aufgezeichnet, schließlich gemittelt und zusammen mit ihrer geschätzten Genauigkeit vermerkt. Dieser als “EPE” (estimated position error) mit 95%er Sicherheit und in Metern angegebene Genauigkeitswert ist abhängig von folgenden Faktoren: der Lagegeometrie der Satelliten (DOP — dilusion of precision), der Abschattung der Signale durch das Gelände (local terrain masking), den Verzögerungen der Signale auf dem Weg vom Satelliten zum Empfänger (URE — user range errors) und dem verwendeten Gerät (UEE — user equipment error). Der “EPE”-Wert beschreibt die horizontale Genauigkeit, mit der eine gleiche Koordinate reproduziert werden kann (precision). Die vertikale Genauigkeit ist der horizontalen mindestens um den Faktor 1,3 unterlegen (vgl. WORMLEY 2004). Die Höhenangaben der “Garmin 12”-Baureihe weisen in Versuchsreihen Werte auf, die im Mittel 10 m höher liegen als die wirkliche Position (accurate position) (vgl. WILSON 2000), (s. Abb. 14).

Hieraus ergibt sich, dass Höhenwerte über die Ausdehnung des Surveygebietes nur eingeschränkt miteinander verglichen werden können. Um die Qualität der Höhenangaben in der Praxis zu prüfen wurden wiederholt Messungen in den Basislagern und an bestimmten mehrfach angesteuerten Kontrollpunkten durchgeführt. Aus diesen Beobachtungen folgt, dass Höhenangaben mit einem “EPE-Wert” von 3 m zuverlässig in diesem Schwankungsbereich reproduziert werden können, Höhenangaben mit einem “EPE-Wert” von 4 m hingegen aber schon als unzuverlässig eingestuft werden müssen. In der Darstellung der Höhen im Navigations-Informations-System wird dieser Beobachtung durch ihre, in Abhängigkeit vom “EPE-Wert” erfolgten Farbgebung, Rechnung getragen (s. Fototafel 05: “GPS-Altitudes and (D)GPS-Tracks”).

Während der Fahrt wurden zugleich mit den Trackaufzeichnungen die vom GPS-Empfänger berechneten Höhen mitgeschrieben. Leider ermöglichte “TouraTech QV 3.0” zum Zeitpunkt der Geländearbeiten noch keine begleitende Aufzeichnung der korrespondierenden Genauigkeitsangaben (EPE), so dass diese laufenden Höhendaten nicht differenzierter evaluiert werden können und insgesamt als unzuverlässig eingestuft werden müssen.

Neben der GPS-Messung wurde für die Beschreibung der Topografie das digitale Höhenmodell (DEM) “GTOPO30” (Kachel “E020N40” — http://edcdaac.usgs.gov/ gtopo30/e020n40.asp) des dem “U.S. Geological Survey” angegliederten “EROS-Data Center” (Earth Resources Observation Systems Data Center — http://edc.usgs.gov) verwendet, um die Plausibilität der erhobenen GPS-Höhenangaben prüfen zu können. Das digitale Höhenmodell hat eine horizontale geometrische Auflösung von 30 Arc-Sekunden, was im Gelände einer Fläche von 920 m x 920 m entspricht. Der gemittelte Höhenwert über dieser Ausdehnung wird auf den Meter genau angegeben. “GTOPO30” wurde aus unterschiedlichen Datensätzen kompiliert. Dem Gebiet der Surveyregion liegt das Rasterbild “DTED — Digital Terrain Elevation Data” mit einer vertikalen absoluten Genauigkeit von 30 m (90%) zugrunde. Die relative Genauigkeit der Höhenangaben zueinander wird als “besser” eingestuft (vgl. LPDAAC 2004). Dennoch können über dieses Modell angegebene Höhenwerte nur unter Vorbehalt für die Klärung topografischer Fragen verwendet werden.

Provisorische differenzielle GPS-Messung

Gegen Ende des Geländeaufenthaltes blieben verschiedene wichtige topografische Fragestellungen auf Grund mangelnder Genauigkeit und Dichte der stationären GPS-Messungen ungeklärt. Besonders die Klarstellung folgender Sachverhalte erforderte nähere Untersuchungen:

• die Lage der Tiefenlinie im weiten, als Ebene erscheinenden Wadibett sowohl westlich als auch östlich der Grundgebirgsschwelle,
• das Neigungsgefälle der nordöstlichen Anbindung des Beckenbereiches dieser Schwelle an das Wadi Howar sowie
• die Gefällerichtung der südlichen kanalartigen Tiefenlinie.

Diese Fragestellungen lassen sich nur durch kontinuierliche GPS-Messungen mit einer relativen Genauigkeit im Einmeterbereich beantworten.

Diese Genauigkeit lässt sich mit einem differenziellen globalen Positionierungssystem (DGPS) erreichen, mit dessen Hilfe sich die zwei größten Fehlerquellen einfacher GPS-Messungen herausrechnen lassen: die mit dem Tagesverlauf zunehmende ionosphärische und troposphärische Signalverzögerung und Ungenauigkeiten der Ephemeris-Informationen (vgl. 1.1.1).

Hierfür werden durch eine GPS-Referenzstation (beacon) auf einer bekannten Koordinate alle vom Gelände unabhängigen Fehlerquellen als Abweichungen zu der Fixposition kontinuierlich kumulativ quantifiziert. Diese Differenzen (error correction factor) können mit den Aufzeichnungen des mobilen GPS-Empfängers (roving receiver) verrechnet werden. Bei einem DGPS erfolgt dies entweder in der Nachbearbeitung mit spezieller Software, oder während der laufenden Messungen über Funkübermittlung der Werte an ein mit dem mobilen GPS-Empfänger in Verbindung stehendes Gerät (beacon receiver).

Fehler, die auf Ungenauigkeiten des GPS-Empfängergerätes (receiver noise) und der Verarbeitung der vom Gelände reflektierten und damit verfälschten Mischsignale (multipath error) beruhen, werden nicht berücksichtigt.

Um die offenen topografischen Fragestellungen beantworten zu können, wurde versuchsweise aus zwei baugleichen Garmin-Empfängern mit identischer Firmware ein provisorisches DGPS aufgebaut.

Als stationäre Referenzstation wurde einer der beiden GPS-Empfänger auf das Dach eines ungenutzten Wagens montiert, nach Süden ausgerichtet und mit einem Laptop sowie der Autobatterie verbunden. Die laufenden, auch die Höhe umfassenden Positionsbestimmungen wurden mit “TouraTech QV 3.0” im Sekundentakt aufgezeichnet. Dafür wurde im “GPS-Online-Modus” das eigentlich nur über Entfernungsangaben zu bestimmende Aufzeichnungsintervall auf den Wert “0 Meter” eingestellt.

Im gleichen Sekundenintervall wurden parallel die mobilen Positionsbestimmungen mit einem zweiten Laptop mitgeschrieben. Die fraglichen Geländeabschnitte wurden als lineare Transekte mit möglichst gleich bleibender Geschwindigkeit abgefahren, wobei der GPS-Empfänger auf dem Dach des Fahrzeuges immer nach Süden ausgerichtet wurde um möglichst dieselben Satellitensignale wie der Empfänger der Basisstation in die Positionsberechnungen mit einzubeziehen.

In der Nachbereitung wurden die beiden Datensätze “DGPS_base” und “DGPS_mobile” in “Microsoft Office Excel” exportiert. Aus den 36073 über den Tag aufgezeichneten Höheneinträgen der Basisstation wurde zuerst der Medianwert berechnet, bei dem im Gegensatz zum arithmetischen Mittelwert der Einfluss von Extremwerten ausgeschlossen wird. Das Resultat von 411 m wurde als Referenzwert festgelegt, zu dem alle anderen Höhenangaben eine Differenz aufweisen können, die als kumulative von beiden GPS-Geräten empfangene Fehlabweichungen betrachtet wurde. Über die Excel-interne Berechnungsformel eines “Spaltenverweises” (VLOOKUP) wurden beide Datensätze über ihre identische, sekundengenaue Zeitangabe miteinander verknüpft. Bei den 28871 korrespondierenden Einträgen der mobilen Aufzeichnung wurden anschließend die Fehlabweichungen addiert und die ungefähre Wagenhöhe von 2 m subtrahiert (s. CD01: Tabelle: “dgps_abu_tabari.xls”). Die überarbeiteten “differenziellen” GPS-Höhenangaben werden schließlich zusammen mit ihren korrespondierenden ursprünglichen Koordinaten wieder in “TouraTech QV 3.0” importiert. Dort werden die Tracks in Transekte gegliedert, bereinigt und in Abhängigkeit von ihrer Höhe farblich dargestellt (s. Fototafel 05: “GPS-Altitudes and (D)GPS-Tracks” und CD01: Datensatz “abu_tabari_survey.qu3/(D)GPS-tracklogs”).

Das Ergebnis ist eine kontinuierliche Darstellung der Höhenabfolge, die weitgehend mit den Werten benachbarter GPS-Einzelmessungen mit einer geschätzten Genauigkeit (EPE) von 3 m übereinstimmt. Im Vergleich zu der als unzuverlässig eingestuften, stark schwankenden regulären Fahrtaufzeichnung erscheint die differenzielle Neuberechnung des Tracks in sich konsistent. Allerdings weisen Fahrtabschnitte, die aus Datenaufzeichnungen unterschiedlicher Fahrtrichtungen stammen, im von der Basisstation am weitesten entfernten südwestlichen Abschnitt Schwankungen von bis zu 5 m auf.

Diese Abweichung resultiert aus einer Eigenschaft des provisorischen differenziellen Positionierungssystems. Bei optimierten kommerziellen Systemen berechnet die Basisstation die Fehlerkorrekturen für die Signale jedes zur Verfügung stehenden Navigationssatelliten individuell, und der mobile Empfänger zeichnet die für die Positionsermittlung verwendete Satellitenkonstellation und deren Gewichtung für die Lageberechnung auf. Über so geartete Datensätze können die beiden Empfänger miteinander synchronisiert werden. Eine korrekte Positionskorrektur ist somit nicht darauf angewiesen, dass beide Empfänger zeitgleich dieselben Satellitensignale mit der gleichen Gewichtung verarbeiten.

Zudem wird die “bekannte” Koordinate der Basisstation fixiert, während bei der dargestellten provisorischen Basisstation die ihr zu Grunde liegende geografische Breite und Länge schwanken und damit die Genauigkeit des Korrekturwertes der Höhenangabe beeinflussen (vgl. U.S. COAST GUARD NAVIGATION CENTER 1996:chapter 10).

Die provisorischen DGPS-Aufzeichnungen sind folglich wie auch die regulär ermittelten GPS-Werte der Surveypunkte und die Angaben aus dem digitalen Höhenmodell mit Vorsicht zu interpretieren. Die Werte sind nicht als absolute Angaben der Höhe in m über NN zu verstehen. Vielmehr handelt es sich um durch unterschiedliche Methoden gewonnene mathematische Höhen (s. Abb. 15). Sie beziehen sich alle auf das globale Ellipsoid “WGS84” (vgl. U.S. COAST GUARD NAVIGATION CENTER 1996:Annex B1; WILSON 2000).

Aus einem kritischen, die Genauigkeit der erhobenen Daten differenzierenden und die Besonderheiten der Datensätze berücksichtigenden Vergleich der Höhendaten miteinander ergibt sich jedoch ein topografisches Gesamtbild der Surveyregion, das die Lage der Geländeformen zueinander relativ zuverlässig widerspiegelt.

Beschreibung der Topografie

Das nordwestlich des halbkreisartig verlaufenden Wadi Howar gelegene Gebiet besteht aus einer schotterreichen, sandigen Ebene mit vereinzelten flachen Ausbissen an graubraunem Sandstein mit roten, bunte Quarzkiesel führenden Konglomeratlagen. In der russischen topografischen Karte “Abu Tabari, E-35-G” wird diese Ebene “Zalat al-Mai” genannt, was auf Arabisch treffend “vom Wasser geschaffene Kiesebene” bedeutet (vgl. WEHR 1976:345,830). Flache Fließrinnen, die in südliche bis südöstliche Richtung ins Wadi Howar verlaufen, durchziehen die Ebene. Zwei größere, flache, mit Sand verfüllte, etwa 10 m breite Gerinnebahnen lassen sich auf dem Satellitenbild nach Norden bis in das Gebiet des “Gebel Issawi” verfolgen. Das Gelände fällt leicht in Richtung SO auf eine Entfernung von wenigen Kilometern von ca. 430 m auf 420 m ab. Eine klare Abgrenzung zum Wadi Howar in Form eines Ufers ist nicht gegebenen (s. Foto 01).

Die Geländesituation ist vielmehr dadurch gekennzeichnet, dass mit Ausnahme der nordwestlichen Surveypunkte (bis “E 632”) das Wadibett flach und weit nach Norden ausholt und einen ausgedehnten Verzahnungsbereich mit den lokalen Tributären bildet.

Von der Mitte des Surveygebietes aus (“E 638”) prägen nach Westen hin neben den Sandstein- und Konglomeratrippen zunehmend flache Granitausbisse mit “Wollsackverwitterung” das Landschaftsbild. Die Ebene wird steiniger und kleinräumiger, fällt aber insgesamt weiter nach SO ab. Die im Satellitenbild als dunkelblau erscheinende grusige Ebene ist nicht immer höher gelegen als das im Süden anschließende Wadibett.

Im äußersten NO der Surveyregion bilden hohe Granitausbisse regelrechte “Wollsackburgen” (s. Foto 02).

Auf der Länge von “E 649” markiert eine 2 m eingetiefte, kies- und sandverfüllte, von Norden nach Süden verlaufende Entwässerungslinie die Umkehr der bis dahin vorherrschenden Gefällerichtung mit einem Anstieg des Geländes in nordöstliche Richtung.

Die Tiefenlinie des Wadi Howar ist aus dem Vergleich der GPS-Höhenberechnungen und dem digitalen Höhenmodell recht einfach zu bestimmen, während die nördliche Begrenzung nicht ohne weiteres zu ermitteln ist. Von Westen kommend wird der bis dahin zonale Wadiverlauf durch eine Grundgebirgsschwelle blockiert, die im äußersten Osten von klastischen Sedimentit-Lagen bedeckt wird. Sie bildet in der Nordostspitze bei Surveypunkt “1947/632” mit etwa 265 m den höchsten Geländepunkt des Surveygebietes. Er ist in der Arbeitskarte “Jebel Rahib — NE35K” der TFH-Berlin mit dem Namen “Umm Qussa” versehen, was ins Deutsche mit “Mutter der Fernsicht” übersetzt werden kann (vgl. WEHR 1976:686), (s. Foto 03).

Etwa 50 m tiefer gelegen verläuft die weder im Gelände, noch im Satellitenbild offensichtliche Tiefenlinie entlang der Schwelle Richtung Westen und SW bis in das östliche Vorland. Dieses durch vereinzelte Wollsackgruppen geprägte Vorland der Grundgebirgsschwelle östlich von “E 644” erscheint im Gelände als ausgedehnte Ebene ohne erkennbare Gefällesituation. Aus einer Zusammenschau von “GTOPO30”, stationären GPS-Messwerten und provisorischen differenziellen GPS-Transekten kann eine leichte Senkensituation nach Osten bis in ein ausgedehntes, durch Wollsackverwitterung geprägtes Gebiet postuliert werden. Dabei erscheint die Region um die Koordinaten “1946/650” und “1946/652” als maximale Vertiefung im Surveygebiet, die sich mit leichtem Anstieg auf die dichten, nördlich und westlich angrenzenden “Wollsackfelder” erstreckt. Die Tiefenlinie des eigentlichen Wadiverlaufs kann über eine kaum wahrnehmbare Schwelle direkt südlich des Wollsackfeldes auf der Breite von “N 1941” weiter in Richtung SO aus dem Surveygebiet heraus verfolgt werden (s. Fototafel 04: “Flooding of DEM”, im Materialband).

Das als Grundgebirgsschwelle bezeichnete Gebiet weist im Satellitenbild deutlich erkennbare strukturgeologisch begründete Lineamente mit einem OSO-WNW-Verlauf auf. Im sandigen Beckenbereich befindet sich ein derartiges Lineament in Form einer als “Härtling” erosiv herauspräparierten Rippe, die als quarzitreiche Breccie angesprochen wurde. Lineamente mit gleicher Verlaufsrichtung bestehen im granitoiden NO der Surveyregion, wobei hier die länglichen Strukturen aus Porphyr bestehen, der sich durch eine geringere Verwitterungsanfälligkeit als Granit auszeichnet (s. Foto 04).

Die Grundgebirgsschwelle flacht nach Osten hin ab. Während im Westen eine Schichtabfolge von oligomikten Konglomeratlagen, braunrot marmoriertem Sandstein und stark verkieseltem grauen Sandstein auf dem Basement aufliegt und teilweise durch granitoide Gänge zergliedert wird, ist diese Sedimentit-Auflage im Osten vollständig abgetragen. Hier werden die Zwischenräume der zu einzelnen “Wollsackgruppen” verwitterten granitoiden Ausbisse mit Flugsand verfüllt.

Der südliche Bereich der Schwelle wird weitgehend durch oligomikte Konglomeratlagen geprägt, die durch dünnmächtige Pelit-Lagen untergliedert werden. Als Verwitterungsresiduum

bilden gut gerundete Quarzkiesel regelrechte “Kiesbänke” und verlagern sich in Form eines Pediments in das Vorland (s. Foto 05). Sie lassen sich im Satellitenbild als graue Flächen (z.B. am Surveypunkt “1936/634”) ausmachen.

Die Mitte der Grundgebirgsschwelle ist als sandausgekleideter Beckenbereich ausgebildet. Mit Hilfe einer differenziellen GPS-Transektmessung konnte eine postulierte potentielle Entwässerung durch die etwa 1 km breite Tiefenlinie zwischen den Wollsackfeldern (ca. bei “1942500/642000”) nach NO in das Wadi Howar verifiziert werden. Aber auch im Gebiet um die Koordinate “1939/641” scheint eine zonale Anbindung des Beckens an das weitläufige östliche Vorland zu bestehen.

Der Süden des Surveygebietes wird durch eine sowohl im Satellitenbild als auch im Gelände deutlich erkennbare kanalartige Tiefenlinie geprägt. Sie ist auf der Länge “E 634” etwa 1,5 km weit, 10 bis 20 m eingetieft und erscheint mit ihrem breitenkreisparallelen Verlauf als natürliche Fortsetzung des Wadi Howar. Die Gefälleentwicklung und Anbindung dieser kanalartigen Entwässerungsbahn an das östliche und westliche Vorland ist eine der zentralen topografischen Fragestellungen. Aus den zur Verfügung stehenden Höhendaten, die drei provisorische differenzielle GPS-Transektmessungen umfassen, lässt sich ein leichtes Gefälle Richtung Osten von über 420 m (“E 624”) auf unter 415 m (“E 638”) ableiten. Die westliche Anbindung an das Wadi Howar wird durch eine leichte, zumindest teilweise aus Flugsand aufgebaute Schwelle unterbrochen. Der Kanal scheint östlich von “E 638” mit einer nach NO verlaufenden Tiefenlinie in das weitläufige Bett des Wadi Howar einzumünden. Diese Richtungsänderung wird durch südöstlich angrenzende, parallel zum postulierten Wadiverlauf gerichtete, dioritische Ausbisse (“1936/642”) flankiert.

Das etwa 20 m höher gelegene, südlich an die kanalartige Tiefenlinie angrenzende Gebiet ist aus einer weitgehend horizontal gelagerten Schichtabfolge aufgebaut, die am westlichen Ende (1932293/625817) aufgeschlossen ist (s. Foto 06).

Einer schräggeschichteten basalen Schicht aus rosabraunem, schlecht sortiertem, grobkörnigen Sandstein mit Tonlinsen folgt diskordant auflagernd eine dünne Schicht an rotem Pelit. Daran schließt sich mit scharfem konkordantem Übergang eine mehrere Meter mächtige feinlaminierte Kaolinitschicht an. Abschließend liegt eine Lage stark sesquioxidhaltigen schwarzen Sandsteins auf, der die Geländeoberfläche mit plattigen Bruchstücken bedeckt (s. Foto 06 und 07).

Dieser Psammit mit stark eisenoxidhaltiger Matrix wird durch eingeschaltete Konglomeratserien, die vorwiegend fein- bis mittelkiesige, weiße, gut gerundete Quarze führen, gegliedert. Östlich von “E 632” ist diese Fazies weitgehend abgetragen. Hier bilden mächtige Konglomeratlagen zwischen grauem und rotem Sandstein, in Analogie zur südlichen Grundgebirgsschwelle, ausgedehnte Areale an “Kiesbänken”. Die Fläche fällt insgesamt nach Süden ab. Nur wenige hundert Meter von der Geländekante entfernt schneiden sich sandverfüllte kurze Erosionsbahnen mit nördlichem Gefälle in das klastische Sedimentgestein (s. Foto 08).

Der SO der Surveyregion ist eine teilweise mit mächtigen Flugsandschichten überdeckte Ebene, die leicht nach Süden hin ansteigt, wie aus der Visualisierung der Höhenwerte der longitudinalen provisorischen differenziellen GPS-Messreihe hervorgeht (s. Fototafel 05: “GPS-Altitudes and (D)GPS-Tracks”).

Die genaue Neigungssituation und Bestimmung des Verlaufes des Südufers des Wadi Howar können in dieser Region genauso wenig aus den reinen Höhendaten abgeleitet werden wie der Verlauf des Nordufers im zentralen nördlichen Surveygebiet. Zu diesem Zweck müssen die topografischen Befunde um die sedimentologischen Geländebeobachtungen erweitert werden.

Zur Sedimentologie des Surveygebietes

An allen Surveypunkten erfolgt eine Bodenartenansprache. Dabei werden der mineralische Feinboden der zumeist aus einer Flugsandauflage bestehenden Oberfläche und die tiefer liegenden Horizonte über Fingerproben bestimmt. Die Mächtigkeiten der Horizonte werden zusammen mit Merkmalen des Grobbodens und des Bodengefüges beschrieben.

Als weiterer sedimentologischer Parameter wird der Carbonatgehalt der Mineralböden der einzelnen Horizonte mit zehnprozentiger Salzsäure (HCl) nach dem Vorgehen der “Bodenkundlichen Kartieranleitung” geschätzt. Er wird nach optisch und akustisch wahrnehmbaren Reaktionen in vier grobe Abstufungen unterteilt: carbonatfrei, carbonatarm, carbonathaltig und carbonatreich (vgl. BGR 1996:109–110), (s. Fototafel 06: “Carbonate Concentration in Upper Soil Horizon” und CD01: Datensatz “abu_tabari_survey.qu3/CaCO3 concentration — survey points).

Ferner wird die Bodenfarbe, wenn möglich nach Horizonten differenziert, bestimmt. Die Farbansprache erfolgt mit Hilfe der Munsell-Farbtafeln (Munsell Soil Color Charts) am frischen Profilanschnitt. Die Bodenfarbe wird durch eine Reihenfolge aus Buchstaben und Zahlen ausgedrückt, welche die Farbe (hue), Helligkeit (value) und Intensität (chroma) angeben (vgl. BGR 1996:105–107; MUNSELL COLOR 1994), (s. CD01: Datensatz “abu_tabari_survey.qu3/munsell soil colors — survey points”). Bei Feuchtangaben der Bodenfarbe entspricht der Wassergehalt des Mineralbodens seiner Feldkapazität.

Die vollständige Dokumentation dieser Daten ist in tabellarischer Form dem Anhang zu entnehmen und in dem Navigations-Informations-System thematisch und grafisch aufgearbeitet worden. Nachfolgend werden jene Aspekte ausführlicher dargestellt, die für eine Charakterisierung der holozänen Landschaft unter dem Blickwinkel einer möglichen menschlichen Besiedlung von besonderem Interesse sind. Dies sind in erster Linie Sedimente, aus denen auf stehende oder fließende Gewässer geschlossen werden kann.

Lakustrine Ablagerungen

Sedimente, die ein Vorkommen permanenter offener Süßwasserflächen anzeigen, sind sowohl für die holozäne Klimageschichte als auch für die neolithische Besiedlungsgeschichte besonders aussagekräftig.

Im Surveygebiet sind im östlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle carbonatische Limnite an der Oberfläche aufgeschlossen. Sie bilden ausgeblasene wellige Oberflächen mit harten weißen Gips- und Kalkkrusten. Ihr Vorkommen konzentriert sich auf drei Bereiche:

• das unmittelbare östliche Vorland der Grundgebirgsschwelle um die Surveypunkte “1940/642” und “1942/646”,
• zwei ausgedehnte Areale westlich des nordöstlichen “Wollsackfeldes”, deren Zentren etwa den Koordinaten “1944900/650300” und “1941400/653000” entsprechen und die bis an die granitoiden Ausbisse heranreichen (s. Foto 09) sowie
• ein kleineres weniger ausgeprägtes Gebiet am südlichen Rand des Wadi Howar um die Koordinate “1936000/651000”

Die Limnitfazies besteht aus Seekreide (CaCO3-Gehalt > 50 Gew.-%) und Seemergel (CaCO3-Gehalt < 50 Gew.-%) mit Farbwerten zwischen weiß (2.5Y8/1 — white) und hellgelb (2.5Y8/2 bis 2.5Y7/4 — pale yellow), was mit dem jeweiligen Sandanteil zusammenhängt.

Randbereiche lakustriner Sedimente werden teilweise von kalzifizierten Stängeln eingenommen (s. Foto 10).

Playa-artige Sedimente

Der Begriff “Playa-artige Sedimente” wird in dieser Arbeit als Sammelbegriff auf alle sandig-siltig-tonigen Sedimente in Senken oder entlang der Tiefenlinie des Wadi Howar angewendet. Sie sind in der Regel arm an Evaporiten. Damit wird sich an eine Definition von SHAW und THOMAS (1989:186f) angelehnt, nach der Playas endorheische topografische Tiefenlagen arider Zonen sind, die in der Regel über dem Grundwasserspiegel liegen und ephemerisch Überschwemmungswasser führen. Durch die stark variabel erfolgenden Überschwemmungen werden fast ausschließlich feinkörnige Sedimente eingespült und abgelagert. PACHUR et al. unterscheiden “Playas” zudem von “Sebkhas”, wobei letztere eine Salzkruste aufweisen und als quartäre Sedimente ausgewiesen sind: “Because of the lack of any other term “playa” […] refers to sandy-silty-clayey Quaternary sediments that occur in closed basins with no visible link to a discharge channel. When salt crusts are present the term “sebkha” is used” (PACHUR et al. 1987:336).

Nach dieser Definition befinden sich im Surveygebiet zwei ausgedehnte zusammenhängende Gebiete mit playa-artigen Sedimenten: im nördlichen Umlauf des Wadi Howar westlich der lakustrinen Ablagerungen und im westlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle. Überdies gibt es einzelne kleinere Vorkommen im östlichen Vorland, vor allem am Südrand des Wadi Howar. In dem Becken der Grundgebirgsschwelle und in der südlichen kanalartigen Tiefenlinie sind dagegen keine derartigen Sedimente beobachtet worden.

Die gesamte Ausdehnung des nördlichen Wadiumlaufs von der Länge “E 638” bis zum östlichen granitoiden Rand des Surveygebietes wird von playa-artigen Sedimenten eingenommen, die über weite Abschnitte allerdings von Flugsandauflagen maskiert werden (s. CD01: Datensatz “abu_tabari_survey.qu3/drifting sand — survey points”). Im äußersten Westen bestehen sie in der Regel aus lockerem siltigen Feinsand mit eingelagerten Carbonatkonkretionen. Zur Grundgebirgsschwelle hin werden die Sedimente sandiger, während zum Nordrand des Wadibettes der Anteil an Kies und allgemein der Verfestigungsgrad zunehmen. An der Basis der Siedeldüne “S95BK27” wurde stark verfestigter, Kies führender, olivgelber (2.5Y6/6 — olive yellow), rost- (7%) und carbonatfleckiger (25%) Feinsand durch Anlage einer Profilgrube auf der Leeseite aufgeschlossen.

Die playa-artigen Sedimente setzen sich an die nördlichen lakustrinen Ablagerungen angrenzend nach Osten fort (vgl. Kapitel 3.2.2.1.). Dabei führen sie zunehmend verfestigten Granitgrus aus dem umliegenden Anstehenden. Alle drei Surveypunkte “1946/650”, “1946/652” und “1946/654” weisen im Untergrund eine verfestigte siltig-sandige, hellgraue (2.5Y7/2 — light gray) bis hellgelbe (2.5Y7/3 — pale yellow) rostfleckige Matrix auf und führen Carbonatkonkretionen.

Auf der gleichen Länge (“E 650” bis “E 654”) treten playaartige Sedimente 12 km weiter im Süden am Südrand des Wadi Howar auf. Als kleine Flächen zwischen den zunehmend größere Mächtigkeiten erreichenden undulierenden Sandschilden, im unmittelbaren Lee von Barchanen und an Granitausbissen, stehen insular, teilweise an kleinräumige lakustrine Carbonatablagerungen angrenzend, siltig bis feinsandige, meist carbonathaltige, verfestigte Sedimente an. Ihre Farbe variiert stark in Abhängigkeit vom Sandgehalt zwischen grau (2.5Y6/1 und 2.5Y5/1 — gray) und hellgelb (2.5Y7/4 — pale yellow).

Selbst im äußersten SO des Surveygebietes wurden playaartige Sedimente zwischen den Dünen vorgefunden.

Alle drei Fundplätze, an denen im östlichen Vorland stationäre archäologische Grabungen erfolgten (“S02/28”, “S02/02” und “S02/52”), wurden durch Anlage von Bodenprofilen entlang von Transekten geowissenschaftlich untersucht. Sie gleichen sich in ihrem sedimentologischen Befund darin, dass immer am Fuß einer aus unsortiertem lockeren Sand bestehenden Siedelfläche playaartige Sedimente unter einer dünnen Flugsandauflage anstehen (s. Foto 11).

Das westliche Vorland der Grundgebirgsschwelle wird über seine gesamte Breite von über 10 km durch playaartige Sedimente eingenommen, die sich nach Westen über das Surveygebiet hinaus fortsetzen. Die dunkelgrauen (10YR4/1 — dark gray), staubartigen, carbonatfreien Tone und Silte werden nach Süden hin zunehmend heller (10YR6/1 und 2.5Y7/2 — light gray) und führen kleine Carbonatkonkretionen. Westlich vom Surveypunkt “1936/626” bilden sie schließlich begrenzte Areale mit Kalkkrusten an der Oberfläche. Südöstlich von diesen schließen sich ausgedehnte Areale mit Goethitausfällungen an. In der Umgebung des Surveypunktes “1940/626” sind Molluskenschalen in das bräunlichgelbe (10YR6/8 — brownish yellow) bis graue (10YR6/1 — gray) Sediment eingelagert (s. Foto 12).

Goethitausfällungen

Unterhalb der nördlichen Kante des westlichen Austritts der kanalartigen Tiefenlinie befindet sich in Nachbarschaft zu kleinräumigen lakustrinen Sedimenten und playa-artigen Ablagerungen um die beiden Surveypunkte “1936/626” und “1936/628” (vgl. Kapitel 3.2.2.2.) eine ausgedehnte, etwa 3 km² große Fläche, die von Goethitausfällungen beherrscht wird (s. Foto 13).

Es handelt sich hierbei um braune, stark verfestigte, sandhaltige Konkretionen, die in der Regel zu wenige Meter breiten linearen Bändern angeordnet sind. Sie sind einige cm tief im anstehenden Sand verankert und weisen eine röhrenförmige vegetative Struktur auf. Als größere Gebilde gleichen sie durch Eisenoxidausfällungen vererzten Wurzelballen, als einzelne, senkrecht bis über 10 cm aufragende Röhren ähneln sie eher Pflanzenhalmen.

Aus der Anlage verschiedener Bodenprofile ergibt sich folgendes Gesamtbild:

Die stark sandhaltigen Goethitkonkretionen sind in gut sortierten Feinsand eingebettet. Dieser kann in der Kontaktzone stark rubifiziert sein (10YR6/8 — brownish yellow). Das Liegende dagegen ist gebleicht (2.5Y8/4 — pale yellow) (s. Foto 14).

Während auf der angrenzenden nordwestlichen Geländekante der kanalartigen Tiefenlinie um die Surveypunkte “1938/628” und “1938/630” eine Schicht stark eisenhaltigen Sandsteins ansteht, ist dies bei zwei weiteren Lokationen im Surveygebiet mit Goethitausfällungen nicht der Fall. So befindet sich die Surveykoordinate “1938/636” im südlichen Randbereich des Beckenbereiches der Grundgebirgsschwelle zwischen Granitausbissen. Hier wird die Tiefenlinie einer sandigen Senke durch ein etwa 1 m breites Band an Goethitausfällungen ausgekleidet. Zwischen den Ausfällungen sind vereinzelte Artefakte eingebettet.

Im östlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle wurde südlich des Surveypunktes “1942/652” ein breites, zu mehreren Scharen untergliedertes Band mit WNW-OSO-Verlauf ausgemacht. Es liegt südlich von den lakustrinen Ablagerungen (vgl. Kapitel 3.2.2.1.) in einem sandig-kiesigen Abschnitt der Ebene.

Zwei Kilometer weiter im Süden befindet sich die Surveykoordinate “1940/650” in einem bis zu 10 m breiten gescharten Band sich über Kilometer hinweg mit gleich bleibendem Verlauf erstreckender Goethitkonkretionen (s. Foto 15). Es liegt am Nordrand der Ebene am Fuß der südlich anschließenden Dünen. Umliegende Sedimente sind carbonatfrei.

Alle Vorkommen an Goethitkonkretionen im Surveygebiet sind mit oberflächig aufliegenden Kiesen vergesellschaftet (s. Fotos 13 und 15), während der gebleichte Untergrund immer aus lockerem Sand besteht (s. Foto 14).

Talsande

Unter dem Begriff “Talsande” werden alle schlecht sortierten, vereinzelt kantige Kiese führenden Sande zusammengefasst, die über weite Strecken den Talboden ausfüllen. Es handelt sich um carbonatfreie Fein- bis Mittelsande mit glänzenden Oberflächen, in denen durchgehend vereinzelte, meist kantige Kiesstücke eingelagert sind. Diese Kiese erreichen Größen bis zu 2 cm und bestehen überwiegend aus Quarzbruchstücken.

Die südliche kanalartige Tiefenlinie wird über ihre ganze Erstreckung bis in das östliche Vorland von Talsanden ausgekleidet. Dabei verändert sich die Bodenfarbe von Westen nach Osten von hellgelb (2.5Y8/4 — pale yellow) über gelb (10YR8/6 — yellow) zu sehr hellem Braun (10YR8/4 — very pale brown). Profile mit einer leichten Braunfärbung weisen häufig dünne Trockenrisse auf.

Das anschließende östliche Vorland wird im zentralen Bereich von dem gleichen Sedimenttyp eingenommen. Es ist auffällig, dass alle weniger stark verbraunten Talsande im östlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle Glimmer führen.

Im nördlichen Umlauf des Wadi Howar stehen am Fuß der Schwelle ähnliche Sedimente an. Sie weisen insgesamt aber einen höheren Siltanteil und andere Farbnuancen auf und stehen in enger Verzahnung mit den playa-artigen Sedimenten (vgl. Kapitel 3.2.2.2.).

Archäologische Datensätze

Im Surveygebiet sind fast flächendeckend Spuren anthropogener Aktivitäten anzutreffen. Damit unterscheidet sich die Region Abu Tabari nicht von dem weiteren Lauf des Unteren Wadi Howar und angrenzenden Gebieten. Die archäologischen Zeugnisse neolithischer Besiedlung bestehen in erster Linie aus Artefakten. Neben quasi ubiquitär vorkommenden, zumeist unretuschierten Steinartefakten befinden sich in einst dicht besiedelten Arealen Keramikfunde. Diese sind aber häufig durch erosive und deflative Prozesse nur in Fragmenten erhalten geblieben. An bestimmten Stellen konnten jedoch vollständig erhaltene Keramikgefäße aus tiefer liegenden Horizonten geborgen werden. In einigen Gebieten, besonders im SW der Surveyregion, sind weite Flächen durch rezenten Flugsand überdeckt und erscheinen deswegen artefaktleer.

Ein Ziel des archäologischen Surveys ist es, eine zuverlässigere Aussage über die flächenhafte Verteilung neolithischer Aktivitäten in der Region treffen zu können. Hierfür wurde die Verbreitung von Steinartefakten, also von erosiven Prozessen am wenigsten betroffenen Indikatoren, als Proxydaten verwendet. Sie können allerdings ebenso wie Keramik von einer Flugsandauflage maskiert werden und sich der Beobachtung entziehen. Aus diesem Grund wurde an allen Surveypunkten nicht nur die Artefaktdichte der näheren Umgebung nach einem durchschnittlichen zehnminütigen Fußsurvey eingeschätzt und einer von vier Kategorien zugeordnet (“keine Artefakte”, “vereinzelte Artefakte”, “lockere Artefaktstreu” und “dichte Artefaktstreu”), sondern gleichzeitig auch Vorkommen und Mächtigkeit einer Flugsandauflage bestimmt (s. CD01: Datensätze “survey_abu_tabari.qu3/artefact density — survey points” und “survey_abu_tabari.qu3/drifting sand — survey points”).

Aus einer gemeinsamen Darstellung dieser beiden Informationen ergibt sich ein relativ sicheres, wenn auch undifferenziertes Bild der Artefaktdichte aus neolithischer Zeit. Demnach weisen alle Niederungen im Surveygebiet flächendeckend eine Artefaktstreu auf, die sich in einigen Fällen, besonders auf leicht erhobenen Sandkörpern, so stark verdichtet, dass sie als “Fundplätze” aufgenommen wurden.

Großräumige Artefaktkonzentrationen befinden sich im nordöstlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle in der Umgebung der lakustrinen Ablagerungen, in der Nähe der playa-artigen Sedimente im westlichen Vorland und im nördlichen Umlauf des Wadi Howar. Im Norden des Surveygebietes sind lokale Konzentrationen von Artefakten so hoch, dass die unterliegenden äolischen Sande seit dem Einsetzen der Aridifikation effektiv gegenüber deflativen Ausräumungsprozessen geschützt worden sind. Im Satellitenbild sind die Gruppierungen aus sechs bzw. zwei parabelförmigen Siedeldünen deutlich zu erkennen (vgl. Kapitel 2.4.1.). Sie legen ein beeindruckendes Zeugnis des Umfangs holozäner anthropogener Aktivitäten in dieser Region ab (s. Foto 16).

Auch der östliche granitoide Ausläufer der Grundgebirgsschwelle bis in das von der südlichen kanalartigen Tiefenlinie eingenommene Gebiet weist eine hohe Dichte an Artefakten auf. Dies wird besonders deutlich, wenn berücksichtigt wird, dass weite Areale in diesem Abschnitt von Flugsand überdeckt sind. Aus dem gleichen Grund lassen sich keine zuverlässigen quantitativen Aussagen über die Artefaktdichte im westlichen Abschnitt der kanalartigen Tiefenlinie machen, wobei festzuhalten gilt, dass die nördlich angrenzende Hangfläche teilweise eine dichte Artefaktstreu aufweist.

Auch der äußerste SW des Surveygebietes ist diesbezüglich problematisch. Zwischen sich zu Barchanen formierenden mächtigen Sandschilden tritt die ehemalige Geländeoberfläche nur insular hervor, hier jedoch mit dichter Artefaktstreu in teilweise sehr gutem Erhaltungszustand.

Bei der über weite Gebiete herrschenden Omnipräsenz von Artefakten könnte es aussagekräftiger sein zu beschreiben, in welchen Gebieten keine Artefakte vorkommen.

Ein solches Gebiet befindet sich im äußersten NO des Untersuchungsgebietes, der von hohen granitoiden “Wollsackburgen” bestimmt wird. Auch die Serirfläche im NW der Surveyregion erscheint weitgehend artefaktleer. Gleiches gilt für das unmittelbar südlich an die kanalartige Tiefenlinie angrenzende Gelände und den westlichen Bereich der Grundgebirgsschwelle einschließlich ihres weiten Beckenbereiches.

Diese Aussagen müssen allerdings wieder eingeschränkt werden. So wurden in dem von hohen Granitausbissen eingenommenen Gebiet zwar kaum Artefakte beobachtet, dagegen aber viele in den anstehenden Granit gearbeitete Reibemulden (s. Foto 17).

In demselben Areal liegt in einem Windkanal zwischen hohen Granitausbissen der Fundplatz “85/01” mit einer hohen Artefaktkonzentration. Mit seinem kompakten, eventuell über Rutschungen der angrenzenden höher stehenden Dünen zusammengetragenen Körper an Artefakten, ist er ein Beweis dafür, dass auch in diesem Gebiet neolithische Aktivitäten stattfanden (Foto 18).

In dem sich als weitgehend artefaktleer gestaltendem NW des Surveygebietes grenzen in unmittelbarer Nachbarschaft bedeutende, auf vorangegangenen Kampagnen beschriebene Siedeldünen an (“S95SG04”, “S03BM04” und “S03BM05”), (vgl. Kapitel 3.). Auch am Südrand der kanalartigen Tiefenlinie befinden sich in eingeschnittenen Erosionsbahnen lokal dichte Artefaktkonzentrationen (“S03ML61” und “S03ML70”). Auf dem ansonsten artefaktleer erscheinenden Nordrand der Grundgebirgsschwelle stehen an verschiedenen Stellen Steinhaufen, die aus Sandsteinbrocken aufgeschichtet sind (vgl. Kapitel 3.3.5.), sowie eine mehrkammerige Steinsetzung (“S03ML045”).

Aus dieser rein quantitativen Beschreibung der Artefaktverbreitung über das Surveygebiet können weder Aussagen über die Art der Aktivitäten noch über den Zeitraum, in welchem sie stattfanden, getroffen werden. Diese Fragestellungen können über die Keramikfunde, die sich je nach Art und Verzierung einer bestimmten Besiedlungsphase und Wirtschaftsweise zuordnen lassen, besser beantwortet werden (vgl. Kapitel 2.4.3.).

Alle während der Surveyfahrten angetroffenen Keramikfunde wurden von dem begleitenden Archäologen bestimmt und in den archäologischen Surveybögen von ACACIA protokolliert. Bei der Interpretation dieser Daten gilt es zu berücksichtigen, dass es sich hierbei um einen ersten Eindruck der oberflächlich aufliegenden und noch nicht deflatierten Keramik handelt.

Die vollständigen archäologischen Datensätze können auf Grund der Sensibilität der bislang ungeschützten neolithischen Fundstätten hier nicht veröffentlicht werden. Aus gleichem Grund wird auf die Angabe von Koordinaten der in den folgenden Kapiteln näher behandelten Fund- und Grabungsplätze verzichtet. Eine ungefähre, für das Textverständnis ausreichende Lage kann aus den beiliegenden Fototafeln entnommen werden. Auf der Fototafel 10 “Survey Points und Tracks” sind die archäologischen Fundplätze, die während des Surveys erstmalig aufgenommen wurden, unter Angabe ihres Namens rot dargestellt, während Fund- und Grabungsplätze vorangegangener Kampagnen in grün abgebildet sind.

Fundplätze mit Keramik vom “Early Khartoum Typ”

Funde dieses ältesten Keramiktyps wurden im nördlichen Randbereich des Umlaufes des Wadi Howar, in dem östlichen Bereich der Grundgebirgsschwelle besonders um die nordöstliche Anbindung des Beckenbereiches an das Wadi Howar und im SO des Surveygebietes dokumentiert (s. Fototafel 08: “Early Khartoum and Leiterband Type Ceramics”, im Materialband). Mit Ausnahme des Bereiches der östlichen Grundgebirgsschwelle befinden sich die Funde immer auf sandigen Anhöhen mit ausgeprägtem Kulturhorizont und einer besonders dichten Artefaktstreu. Eine Besonderheit stellen die eindrucksvollen nördlichen Siedeldünen dar, die aufgrund ihrer hohen Artefaktdichte zum Erhalt der paläoklimatischen Reliktform der Parabeldünen geführt haben (vgl. Kapitel 2.4.1.).

Alle Funde dieser Keramik vom “Early Khartoum Typ” liegen randlich von topografischen Niederungen und dem Flussbett des Wadi Howar.

Fundplätze mit Keramik vom “Leiterband Typ”

Im Vergleich zu den anderen Keramiktypen weist die Keramik vom “Leiterband Typ” über das Surveygebiet die weiträumigste Verbreitung auf (s. Fototafel 08: “Early Khartoum and Leiterband Type Ceramics”). Im Norden wurde sie auf und um Siedeldünen erfasst. Als einzige Keramikvarietät ist sie im südwestlichen Bereich der kanalartigen Tiefenlinie mit ausgedehnten Fundplätzen vertreten. Besonders dicht und mit einer Vielfalt an unterschiedlichen Stilen von Leiterbandmotiven ist ihre Verbreitung jedoch im östlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle, wobei besonders die Region um den Grabungsplatz “S02/28” im Norden der Ebene hervorzuheben ist.

Insgesamt ergibt sich ein Bild der Persistenz der seit dem “Early Khartoum Typ” besiedelten Areale, insbesondere der Siedeldünen. Zusätzlich wurden zur Zeit der “Leiterband-Kultur” verstärkt auch die Niederungen, vorzugsweise die flachen sandigen Anhöhen, aufgesucht. Gute Beispiele hierfür sind die ausgedehnten Fundplätze “S03ML021” und “S03ML116”, die beide in der Tiefenlinie des Wadi Howar südlich der Siedeldünen an playa-artigen Sedimenten angrenzend liegen.

Fundplätze mit Keramik vom “Handessi Typ”

Vorkommen des jüngsten, mit geometrischen Motiven oder Mattenabdruck verzierten Keramikstils vom “Handessi Typ” beschränken sich auf zwei Areale im Surveygebiet (s. Fototafel 09: “Handessi Type Ceramics and Watering Places”, im Materialband). Das erste Gebiet befindet sich am Fuß der nördlichen Kante der Grundgebirgsschwelle entlang der Tiefenlinie des Wadi Howar, das hier mit playa-artigen Sedimenten ausgekleidet ist. Der zweite Bereich liegt im südöstlichen Vorland und verläuft, streckenweise von Sandschilden und Dünen überlagert, südlich der Tiefenlinie des Wadilaufs. Beide Regionen erstrecken sich ungefähr über eine Fläche von 8 km Länge und 2 km Breite, wobei jedoch im SO eine potentielle Ausdehnung über das Surveygebiet hinaus nicht verfolgt wurde.

Fundplätze mit unverzierter organisch gemagerter Keramik

Entsprechend der verzierten Keramik werden an dieser Stelle Funde unverzierter organisch gemagerter Keramik meist minderwertiger Qualität versuchsweise als eine thematische Gruppe zusammengefasst und in ihrer räumlichen Verteilung über das Surveygebiet dargestellt (s. Fototafel 09: “Handessi Type Ceramics and Watering Places”).

Das resultierende Verbreitungsmuster weist Schwerpunkte im westlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle sowie in den Anbindungen des Beckenbereiches und der kanalartigen Tiefenlinie an das östliche Vorland auf. Damit unterscheidet sich die Verbreitung dieser Keramik deutlich von jener des “Handessi Typs” (vgl. Kapitel 3.3.3.).

Alle Funde an unverzierter organisch gemagerter Keramik befinden sich in topografischen Senkenlagen des Surveygebietes.

Organische Magerung ist im Unteren Wadi Howar per se ein Hinweis auf eine zeitlich jünger einzuordnende Keramik (schriftl. Mitt. F. JESSE, 2004).

Brunnen und Viehtränken

Auf das Surveygebiet verteilt wurden 12 Anordnungen spezifischer Steinsetzungen beobachtet und durch eine stationäre, geowissenschaftlich begleitete Grabung als Viehtränken um oder entlang von Brunnen identifiziert. Ähnliche Steinsetzungen wurden im Vorjahr auf einer von Dr. F. JESSE geleiteten Kampagne südlich vom Gebel Abyad (z.B. bei 1973200/698200) beobachtet, aber nicht näher untersucht. Auch im Osten des Surveygebietes um den Brunnen “Bir Abu Tabari” und weiter im Unterlauf wurden an verschiedenen Stellen ähnliche Gruppierungen an Tränken erfasst, so dass von einer weiten Verbreitung dieser Form von Hinterlassenschaften menschlichen Wirtschaftens im Unteren Wadi Howar und umliegender Gebiete auszugehen ist.

Die Anlage eines flachen, als “walk-in-well” bezeichneten Brunnens, der in verschiedenen, mit Aushub verbundenen Reinigungs- und Vertiefungsphasen erweitert wurde und randlich aus Steinplatten gesetzte Tränkbecken aufweist, wurde 1982 von SCHUCK (1988:151/ 1989a:30f/ 1989b:427) im etwa 300 km nördlich liegenden Wadi Shaw näher untersucht. Auch GABRIEL (2002:59–61) deutet ähnliche Steinsetzungen in der Ostsahara als Tränken domestizierter Tiere, die mit einem Stück Leder ausgekleidet wurden. Er weist darauf hin, dass der Fundzusammenhang arm an Keramik ist und häufig in Vergesellschaftung mit so genannten “Steinplätzen” steht, welche er als nomadische Feuerstellen interpretiert. Nach BERKE (2001:246) wurden diese Brunnen und Tränkstellen im zweiten vorchristlichen Jahrtausend aufgegeben.

SANDFORD (1935:419) beschreibt eine Form von Grundwassergrabung, die von der Bevölkerung als “Tumud” bezeichnet wird und in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts in Kordofan und Darfur noch weit verbreitet war; “The tumud is a hole dug in the floor of a watercourse after the surface flow has disappeared. It taps that large body of water that percolates through the alluvial sand and gravel. […] As the year advances the tumud is dug deeper and deeper until it becomes impracticable as a source. The sides tend to “slump”. Moreover the hole usually fills with sand and gravel when the wadi is next in spate and the process of excavation has to be repeated annually”. SANDFORD (1935:420,424) weist ferner darauf hin, dass “Tumud” auch an Hängen mit sporadischem Abflussaufkommen und in stehenden austrocknenden Wasserstellen gegraben wurden (vgl. SANDFORD 1935:420,424).

Die Tränken im Surveygebiet haben zwei unterschiedliche Grundformen: kreisförmig angelegte aus Sandsteinbrocken und längliche, von Granitplatten eingefasste.

Auf dem Fundplatz “S03ML030” befinden sich mindestens 23 kreisförmige Steinsetzungen aus hochkant gestellten Sandsteinbrocken von ungefähr ein bis eineinhalb Metern Durchmesser.

Die Tränken liegen zwischen dem Fuß der nördlichen Geländekante der Grundgebirgsschwelle und einem größeren flachen Sandsteinausbiss im Vorland, in einer Tiefenlinie (s. Foto 19 und Fototafel 09: “Handessi Type Ceramics and Watering Places”).

Der Fundplatz “S03ML52” weist die größte Anzahl an Tränken auf und befindet sich in einer Tiefenlinie, die den Beckenbereich der Grundgebirgsschwelle mit dem Wadi Howar verbindet (vgl. Kapitel 3.2.1.3.). Zu den Rändern hin findet man ausgedehnte Areale an wollsackartig verwitterten granitoiden Ausbissen. Bei den ungefähr 25 Tränkstellen handelt es sich um durchschnittlich 2,5 m lange und 1 m breite Steinsetzungen aus flachen, länglichen, in das Sediment eingearbeiteten Granitplatten. Ein Ende der Steinsetzungen läuft spitz zu, während das andere einen breiteren Abschluss bildet. Daraus ergibt sich eine charakteristische rautenförmige Form (s. Foto 20).

An dem Fundplatz “S03ML52” wurde eine stationäre archäologische Grabung durchgeführt (S03/13) und durch die Anlage zweier Profilgruben geowissenschaftlich ergänzt.

Brunnenprofil

Die Hypothese, dass es sich bei den Steinsetzungen um Tränkstellen handelt, die um Brunnenaushübe gruppiert sind, wurde durch Anlage einer Profilgrube überprüft. Diese wurde in einer für einen “Tumud” prädestinierten Lage inmitten von 9 Steinsetzungen in einer mit Flugsand ausgekleideten leichten Geländevertiefung gegraben. Die Steinsetzungen weisen zueinander wie auch zur Vertiefung einen Abstand von ca. 10 bis 20 m auf und liegen auf einer leicht kiesigen wallartigen Erhebung, von der angenommen wird, dass es sich um den Aushub handelt. Die Erhebung wird im NNO durch eine Spülrinne durchbrochen.

Das in Foto 21 dargestellte Profil (Profilzeichnung wird gesondert publiziert) weist in den oberen 60 cm einen Horizont aus unsortiertem glimmerhaltigen Sand mit einem hohen Anteil an Feinsand und vereinzelten Kiesstücken (< 2 cm) auf. In dem sehr hellbraunen (10YR7/4 — very pale brown) Sediment ist keine Schichtung erkennbar. Feine Wurzelbahnen und Krotowinen mit bis zu 5 cm Durchmesser erstrecken sich bis zur Basis des Horizontes, wogegen dünne, etwa 10 cm auseinander stehende Trockenrisse nur bis -30 cm unter die Oberfläche reichen.

Unterhalb von ca. -60 cm schließen konkordant wechsellagige, mit > 10˚ Neigungswinkel einfallende gelbe (10YR7/6 — yellow) lehmig-sandige Schichten an. Die wenige Zentimeter mächtigen Lagen fallen konkav aus unterschiedlichen Richtungen ein.

In ca. -150 cm Tiefe ist ein leicht kiesiger, ungeschichteter, bräunlichgelber (10YR6/6 — brownish yellow) Sedimentkeil in das Profil eingeschaltet, der nach oben hin weitgehend horizontal abschließt. In diesem Sedimentpaket wurden in -160 cm bis -165 cm gut erhaltene Holzkohlestücke in einer ca. 30 cm Durchmesser messenden “Feuerstelle” gefunden. Sie ist in 4 cm mächtigen rötlichen (2.5YR6/6 — light red bis 2.5YR4/4 — reddish brown), gefritteten Sanden eingelagert. Oberhalb dieser streicht eine dünne Aschelage in östliche Richtung aus. Direkt über der “Feuerstelle” (-157 cm) wurde ein Knochenfragment (Bestimmung im Profil durch E. BECKER) geborgen. Unterhalb des ungeschichteten Sedimentkeils schließen wieder konkordant, diesmal regelmäßig mit einer Neigungsfläche von ca. 40˚ nach Osten und 5˚ bis 10˚ nach Süden einfallende zentimetermächtige Lagen leicht lehmigen Sandes bis in die erschlossene Tiefe von -250 cm an. Das ganze Bodenprofil ist bis auf das Vorkommen isolierter Carbonatkonkretionen zwischen -190 cm und -230 cm carbonatfrei. In ca. -200 cm Tiefe wurde zudem ein Artefakt aus Quarz (5 cm x 4 cm x 1,5 cm) und ein quarzgemagertes Keramikfragment (2 cm x 1.5 cm x 0.7 cm) geborgen (Bestimmung im Feld durch M. LANGE).

Die Holzkohleprobe wurde botanisch im Labor von ACACIA als Tundubholz bestimmt (schriftl. Mitt. M. LANGE 2004).

Bei Tundub (Capparis aphylla) handelt es sich um einen stark verzweigten, häufig blattlosen Baum mit rosa Blüten und Frucht. Er gilt als gute Futterpflanze (vgl. BEBAWI & NEUGEBOHRN 1991:118f.). Nach NEWBOLD (1924:appendix a) ist der Tundub die trockenheitsresistenteste Baumspezies der Region. Einzelne Exemplare wurden während des Surveys in Spalten von Granitausbissen beobachtet (s. Foto 22 und Fototafel 07: “Vegetation Distribution (TM4/TM3/TM2)”.

14C-Datierung

Die Holzkohleprobe (C-2365) wurde in einer ersten Messung von dem “Radiocarbon Laboratorium am Institut für Ur- und Frühgeschichte der Universität zu Köln” (KN-5652) datiert und ergab ein 14C-Alter von 2636 ± 54 BP.

Radiocarbondatierungen basieren auf radiometrischen Messungen des Verhältnisses der Menge an dem radioaktiven Kohlenstoff-Isotop 14-C zum stabilen Isotop 12-C in fossilen organischen Substanzen. Sie ergeben eine Wahrscheinlichkeitsaussage, die die natürlichen Schwankungen der atmosphärischen 14C-Ausgangskonzentration beinhaltet. Für eine insbesondere in der Archäologie erwünschten Altersangabe in Kalenderjahren muss das radiologische Datum mit Hilfe einer absoluten Datierungsmethodik wie der Dendrochronologie kalibriert werden.

Das 14C-Datum der Holzkohleprobe wurde mit dem probabilistisch verfahrenden Rechenprogramm “CalPal” in der Online-Version (www.calpal-online.de) kalibriert (vgl. WENINGER 1986). Dem Rechenprogramm “CalPal” liegt zurzeit der dendrochronologische 14C-Eichdatensatz “INTCAL98” zu Grunde (vgl. STUIVER et al. 1998). Für die Holzkohleprobe wurde mit diesem Verfahren ein Kalenderdatum von 824 ± 34 calBC berechnet (s. Abb. 16).

Tränkenprofil

Bei diesem Bodenprofil handelt es sich um eine Vertiefung einer zuvor archäologisch aufgenommenen und dabei im Innenbereich 20 cm abgetragenen Steinsetzung (s. Foto 20, Profilzeichnung wird gesondert publiziert).

Die Oberfläche besteht aus einem dünnen Siltfilm mit aufliegenden Carbonatkonkretionen (< 5 cm).

Es folgt eine grusige carbonatfreie Lage bis -6,5 cm unter der Oberfläche. Dem schließt sich eine vereinzelte Kiese führende Lage mit zwei Flächenprozent an Carbonatkonkretionen bis in -19 cm Tiefe an.

Hier steht eine kompakte ca. 2 cm mächtige Lage an gerundeten Quarzen an.

Darunter folgen bis in ca. -30 cm carbonatfreie Feinsande mit vereinzelten Carbonatkonkretionen. Bis in diese Tiefe wurde auch die flache, helle Granitplatte, die den Rand der Steinsetzung bildet, eingelassen.

Darunter schließt eine 3 bis 6 cm mächtige, stark verfestigte schwach carbonathaltige Lage aus Silt und Grobsand mit vereinzelten windgeschliffenen Quarzen und einem 5 cm langen Abschlag aus Chalcedon an. Während die hangenden Lagen durchweg eine sehr hellbraune (10YR7/4 — very pale brown) Farbe aufweisen, hebt sich die verfestigte Lage mit einem grauen Braunton (10YR5/2 — grayish brown) ab.

Unterhalb dieser Schicht folgen bis zur ausgehobenen Basis von -65 cm unsortierte, verbraunte Sande (10YR6/6 — brownish yellow), die 25 cm lange, etwa 10 cm auseinander liegende Trockenrisse aufweisen. Sie sind, wie das umliegende Sediment der Steinsetzung, carbonatfrei.

Jüngere Besiedlungsspuren in der Region

Um den sich durch kreisförmige Tränken auszeichnenden Fundplatz “S03ML030” (vgl. Kapitel 3.3.5.) befindet sich auf den Geländekanten eine große Anzahl nicht näher auskartierter Steinhaufen aus zusammengelesenen Sandsteinbrocken. Ähnliche Vorkommen so genannter “Tumuli” existieren auf den Geländekanten in Umgebung der Festung “Qala’a Abu Ahmad” weiter im Unterlauf des Wadi Howar (vgl. Kapitel 2.4.3.3.) und im Wadi Shaw (vgl. SCHUCK 1988:151). In der Arbeitskarte “NE35L — Abu Tabari” der TFH Berlin werden diese als “Anag graves” ausgewiesen. Gleichartige Tumuli sind nach NEWBOLD (1924:56) und eigenen Beobachtungen im südlich gelegenen Darfur und Nordkordofan keine Seltenheit: “… ‘Anag’ graves, or stone cairns, […] are familiar to all travellers in Northern Kordofan”. Als “Anag” werden laut HINKEL (1979:23) die nichtsemitischen Ureinwohner von den arabischen Nordsudanesen bezeichnet. KRÖPELIN (1999:475) schlägt eine zeitliche Einordnung der “Grabhügel” entlang der Kanäle des Unteren Wadi Howar in das 3. und 2. Jahrtausend BC vor.

Während einer Surveyfahrt wurde gezielt der ca. 7 km östlich vom Untersuchungsgebiet gelegene Brunnen “Bir Abu Tabari” aufgesucht, dessen genaue Lage bisher unbekannt war (mündl. Mitt. S. KRÖPELIN, Unteres Wadi Howar 2003).

Er liegt in einer von einem Leedünenzug vom Wadi Howar abgeriegelten, von Westen nach Osten verlaufenden sandigen Senke zwischen wollsackartig verwitterten Granitausbissen, die sich im Norden zu einer ca. 450 m hohen “Wollsackburg” erheben (N 17° 34.709'/ E 28° 31.310'). Es handelt sich um einen versandeten Tiefbrunnen mit einem zentralen Aushubkegel von etwa 50 m Durchmesser und 3 m Höhe. Auf dem Aushub wurden zwei flache, mit Lehm ausgekleidete Tränkbecken angelegt (s. Foto 24 und 26b).

In Nutzung befindliche große traditionelle Tiefbrunnen mit Aushubkegeln ähnlicher Dimension kommen in der südlich anschließenden Sahelzone häufiger vor (s. Foto 25).

Auf dem Aushubkegel von “Bir Abu Tabari” wurden Kamelknochen und Dung, sowie eine Vielzahl rezenter Artefakte wie ein aufgeschnittener Benzinkanister zum Wasserschöpfen, Reste von Plastikkanistern, Konservendosen, Batterien, zu Sandalen zerschnittene und noch immer biegsame Gummireifen, sowie eine kleine, in Ägypten produzierte Phiole beobachtet (s. Foto 26a).

In der etwa 2 km langen Senke wurden verschiedene weitere Gruppierungen von Viehtränken erfasst. Die Becken sind teilweise von Granitplatten eingefasst (s. Foto 27d).

Neben offensichtlich rezenten Artefakten wie einem Flaschenhals mit durch Kronkorken verschließbarer Öffnung, Patronenhülsen und Resten eines ledernen Wasserschlauches (Qirba), besteht das Artefaktinventar auch aus Steinartefakten wie Reibeschalenfragmenten, einem schwarzen Beil, Mahlsteinen, sowie Keramik (s. Foto 27a-c).

Auch innerhalb des Surveygebietes wurden rezente Artefaktinventare aufgenommen. Der ausgedehnte Fundplatz “S03ML107” befindet sich auf einem aktiven Flugsandschild im südöstlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle. Neben rezenten Artefakten wie Trinkglasscherben, zum Teil zu Werkzeugen umgearbeiteten Konservendosen, Patronenhülsen (8 mm), Gazellenknochen, Dattelkernen, einer Kaurimuschel, Reste einer “Qirba” und Brennholz befinden sich auch Steinartefakte wie ein kleines schwarzes Beil, Reibeschalen, Mahlsteine, “Bola-Kugeln”, sowie verschiedene überwiegend organisch- und sandgemagerte Keramikfragmente (s. Foto 28).

Fundplatz “S03ML60” mitten in der westlichen kanalartigen Tiefenlinie ist dagegen ein Beispiel für einen eng begrenzten Lagerplatz mit einer isoliert auf einer Flugsanddecke befindlichen Feuerstelle aus drei Steinen mit Straußeneischalen, einer “Bola-Kugel” aus weißem Quarz und grober pflanzengemagerter Keramik. Bei meinem Gespräch mit einem Kababish Beduinen (Unteres Wadi Howar, 2002) gab dieser an, dass sein Stamm immer Feuerstellen aus drei Steinen errichtet.

Das Gebiet der Survey Region gehört heute zum Kababish Land der Sippe “Umm Metto”. Sie suchen als Kamelnomaden dieses Gebiet nach Starkniederschlägen als Weideland auf. Die räumlich am nächsten lebenden Kababish Familien siedeln ca. 115 km westlich des Surveygebietes an den “Rahib Wells” (s. Foto 26).

Interpretation und Folgerungen aus dem Survey

Die geomorphologische Datenlage basiert auf einer mit Unsicherheiten behafteten topografischen Beschreibung und oberflächennahen, ausschließlich durch Geländeansprache sedimentologisch bestimmten Aufschlüssen. Paläozoologische Funde werden in dieser sich auf die Geomorphologie und Archäologie beschränkenden Arbeit nicht behandelt.

An Datierungen ist nur das 14C-datierte Holzkohlestück aus dem “Brunnenprofil” aufgeführt (vgl. Kapitel 3.3.5.2.). Aus diesem Grund werden in der zusammenfassenden Interpretation die verschiedenen Geländebeobachtungen zeitlich in die aus der Literatur entnommene holozäne Klimageschichte der Region (vgl. Kapitel 2.3.) eingeordnet.

Die in der archäologischen Datenbank erfassten Funde basieren lediglich auf ersten Geländeeindrücken. Es ist davon auszugehen, dass in vielen Fällen Keramikartefakte, eventuell sogar weitere Keramiktypen, unter der Flugsandauflage in tieferen Schichten vergraben liegen oder inmitten der ausgedehnten Fundstreu unbemerkt blieben. Ferner muss bei den dargestellten Verbreitungsmustern berücksichtigt werden, dass Keramik in Abhängigkeit von Alter, Fertigungsqualität sowie auf Grund ihrer und der allgemeinen Exposition der Fundplätze bereits erodiert sein kann.

Die durchgeführte Zuordnung der verschiedenen Keramiktypen zu bestimmten neolithischen Wirtschaftsformen basiert auf einem weitgehend linearen Entwicklungsmodell (vgl. Kapitel 2.4.3.). Die einzelnen Keramikformen wurden dabei in dieser Arbeit verallgemeinernd drei, sich in ihrer Wirtschaftsform unterscheidenden “Kulturen” zugeordnet. Diese Keramikhaupttypen spiegeln in ihrer Funktion als Proxydaten nicht notwendigerweise die gesamte Komplexität der ökonomischen und kulturellen neolithischen Entwicklung in der Region zuverlässig wider.

Die als homogene Gruppe behandelte Keramik aus unverzierter organisch gemagerter Ware wurde hier als eigener Typ zusammengefasst. Diesem Keramiktyp wurde bisher sowohl bei Surveyaufzeichnungen als auch in Publikationen keine gesonderte Aufmerksamkeit geschenkt. Er wurde in Verbindung mit den erstmalig in der Region beschriebenen Tränkstellen beobachtet und dient hier vor allem als exemplarisches Anwendungsbeispiel, wie sich das Navigations-Informations-System für raumbezogene archäologische Arbeiten nutzen lässt.

Trotz aufgeführter Einschränkungen sollen nach einer Deutung verschiedener Einzelbeobachtungen diese in einen interpretativen Überblick über eine mögliche regionale holozäne Landschafts- und Siedlungsgenese münden.

Schließlich folgt ein Fazit, das sowohl das Navigations-Informations-System, als auch die geomorphologisch-archäologischen Datensätze evaluiert und in einem Ausblick auf mögliche Verbesserungsvorschläge und weiterführende Anwendungen hinweist.

Deutungen einzelner geomorphologischer und archäologischer Beobachtungen

Die erfolgten geomorphologischen und archäologischen Beobachtungen müssen, ehe sie für eine zusammenfassende Interpretation weiterverwendet werden können, erst einmal nachvollziehbar für sich gedeutet werden. Sie folgen dabei dem Ablauf, in welchem sie vorangehend beschrieben worden sind.

Deutung der lakustrinen Ablagerungen

Die beschriebenen lakustrinen Ablagerungen können als Sedimente perennierender Süßwasserseen interpretiert werden. Die weitgehend homogenen gebankten Seekreiden weisen auf einen hohen lokalen Grundwasserspiegel hin. Seespiegelstände, die ausschließlich durch Niederschläge bedingt sind, wären hingegen starken Schwankungen unterworfen und hätten kaum zu einer kontinuierlichen Sedimentation geführt.

Sowohl das anstehende granitoide Gestein als auch die beobachteten wollsackartigen Verwitterungsformen bestärken die Annahme, dass es sich um grundwassergestützte Seen handelte. Das allerorts anstehende granitoide Grundgebirge ist entlang der Klüftung grundwasserdurchlässig. Die wollsackartigen Verwitterungsformen sind vermutlich auf eine anhaltende Durchfeuchtung des Verwitterungshorizontes (weathering front) entlang struktureller, tektonisch und petrologisch angelegter und Grundwasser führender Schwächezonen zurückzuführen (vgl. CAMPBELL 1997:101,108).

Der hohe Carbonatgehalt von Seekreiden und Seemergel kann nicht allein durch die chemische Verwitterung der Feldspate der granitoiden Gesteinsmasse erklärt werden, bei der nur eingeschränkt Ca-Ionen gelöst werden.

Er dürfte in der Hauptsache auf biogene Ca-Anreicherung aus dem Grundwasser zurückzuführen sein, vor allem auf kalkabscheidende Grünalgen (Charophyten) und Detritus von Mollusken.

Allerdings ist auch die Matrix der im Süden beidseitig der kanalartigen Tiefenlinie anstehenden Konglomeratlagen carbonathaltig. Der Carbonatgehalt in diesen erhöhten und damit grundwasserfernen topografischen Lagen ließe sich mit dem Verwitterungsresiduum erklären.

Im Umland liegen die südlichen Ausläufer des aus Carbonatgesteinen aufgebauten Gebel Abyad Plateaus (vgl. Kapitel 2.2.) keine 100 km entfernt in NNO Richtung, was der vorherrschenden Windrichtung entspricht. Somit könnte zusätzlich ein äolischer Eintrag von alttertiärem Carbonatstaub in die Surveyregion stattgefunden haben.

Kalzifizierte Stängel in der Umgebung der lakustrinen Ablagerungen sind Hinweise darauf, dass Schilfgürtel das Litoral der Paläoseen bildeten.

Seeablagerungen weisen darauf hin, dass in ihren Ausdehnungsbereichen während ihrer Genese keine fluvialen Prozesse geherrscht haben können. Unter diesem Gesichtspunkt ist bemerkenswert, dass südwestlich und nordöstlich der von lakustriner Sedimentation eingenommenen Areale ein weitgehend carbonatfreier Bereich liegt. Es könnte sich hierbei um die limnische Tiefenlinie des Wadi Howar im östlichen Vorland handeln, auch wenn die rezente Topografie diese Schlussfolgerung nicht zwingend nahe legt. Die Hypothese einer limnischen Entwässerungslinie in diesem Raum wird durch die Ergebnisse des Bodenprofils am Surveypunkt “1944/648” unterstützt. Bei dem hier beobachteten carbonathaltigen Sand und Silt könnte es sich um fluviale Umlagerungen älterer lakustriner Sedimente handeln.

Dieser Interpretation zufolge wären die lakustrinen Sedimente eine Randfazies des Wadi Howar, das in diesem Abschnitt zum Zeitpunkt der Seenbildung über eine große Fläche von anstehendem Grundwasser eingenommen wurde. Das Wadi im östlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle wurde vielleicht nur nach Starkniederschlagsereignissen mit hohem Oberflächenabflussaufkommen aus dem Norden über die Serirfläche “Zalat al-Mai” durchflossen.

Mit dem Absinken des Grundwasserspiegels fielen die Seesedimente trocken und wurden teilweise deflativ ausgeräumt.

Die aufgeführten Beobachtungen und Deutungen über die Lage und Genese der lakustrinen Ablagerungen stimmen gut mit denen aus der Literatur überein (vgl. HOELZMANN 1992/1993a/1993b/2002; KRÖPELIN 1993/1999; PACHUR 1997).

Deutung der playa-artigen Sedimente

Die weiten, von lakustrinen carbonatischen Sedimenten eingenommenen Flächen im östlichen Vorland werden vor allem im Westen und damit weiter aufwärts im Wadilauf von einer vorwiegend alluvialen klastischen Fazies abgelöst. Mehrheitlich handelt es sich um graue Siltmudden ohne eine erkennbare Schichtung.

Das homogene Gefüge, die Rostfleckigkeit und in einigen Fällen Carbonatkonkretionen können als Indikatoren für eine längere und wiederkehrende Durchfeuchtung mit einhergehender Pedogenese interpretiert werden. Die teilweise sehr dunkle Farbe mag aus einem hohen Gehalt an organischem Kohlenstoff resultieren.

Als Interpretation für eine Genese so gearteter Sedimente können periodische, an starke Niederschläge gebundene Überschwemmungen aus dem Norden über die Schotterfläche “Zalat al-Mai” vorgeschlagen werden. Der Oberflächenabfluss erreichte das Untere Wadi Howar als einzige potentielle Entwässerungslinie der Region. Dieses weist im behandelten Abschnitt ein besonders niedriges Gefälle und weites Bett auf, so dass weit reichende Rückstauungen vorstellbar sind.

Der postulierte hohe Gehalt an organischem Kohlenstoff kann durch die Ablagerung suspendierter Partikel und deren Herausfiltern durch Pflanzenbewuchs erklärt werden. Pedogene Prozesse und Bioturbation können hierbei eine Schichtung dieser Sedimente verhindert haben.

Bei den Carbonatkonkretionen kann es sich um synsedimentär, im Kontakt mit dem Grundwasser entstandene Evaporite handeln oder aber um detritisches, pedogenetisch aufgearbeitetes Material älterer angrenzender oder überschwemmter Seekreiden.

In Folge einer zunehmenden Aridifikation reichten die nördlichen Überschwemmungen immer weniger weit nach Osten, bis sie schließlich im Bereich des nördlichen Umlaufs des Wadi Howar und im westlichen Vorland stagnierten. Hierbei und durch lokale Niederschläge ist es denkbar, dass Evaporite aus den obersten Lagen teilweise wieder gelöst und ausgewaschen wurden, weswegen manche playa-artigen Sedimente dieser Region in ihrer obersten Schicht carbonatfrei, besonders dunkel und gelegentlich staubartig erscheinen.

Die während des Surveys getroffenen Beobachtungen stimmen gut mit teilweise in direkt angrenzenden Gebieten erfolgten und publizierten Darstellungen überein (vgl. PACHUR et al. 1990; PACHUR 1999; KRÖPELIN 1993/1999). Die Basis der als “potamogen” bezeichneten Sedimente wurde auf älter als 6400±250 a BP datiert (PACHUR et al. 1990:225–227; 6400±90 a BP bei KRÖPELIN 1999:455–456). Einer OSL-Datierung (optically stimulated luminescence) zufolge kam es zur Sedimentation der obersten Lage, einer diesem Sedimenttyp aufsitzenden Siedeldüne (“S97/02”) vor 3700 a BP (vgl. BESLER 2002:396).

Insgesamt ergibt sich daraus für den nördlichen Umlauf des Wadi Howar einschließlich des Verzahnungsbereiches mit der Serirfläche und dem westlichen Vorland der Grundgebirgsschwelle ein Bild von einer mehr oder weniger ausgedehnten Überschwemmungslandschaft mit vorherrschendem Oberflächenzufluss aus dem Norden.

Deutung der Goethitausfällungen

Eine Entstehung von Goethitausfällungen setzt ein wassergesättigtes, konduktives, reduktives Milieu voraus, in dem Eisen reduziert und im zweiwertigen Zustand (Fe²+) mobilisiert werden kann. Diese Lösungen werden lateral in nur temporär wassergesättigte Randzonen oder Horizonte verlagert, wo sie möglicherweise im Kontakt mit pflanzlicher Biomasse aufoxidiert werden und als Goethit ausfällen. Die Voraussetzungen hierfür wären in überschwemmten Dünensanden mit patinierten Sandkörnern oder Wasserflächen mit einer hohen biologischen Aktivität anzutreffen. Ein solches Szenario ist entlang von Wurzelhorizonten von Schilfbeständen vorstellbar, die bei der Nährstoffaufnahme von Kationen äquivalente Mengen an Protonen ausscheiden und gleichzeitig durch Wurzelatmung Kohlensäure bilden.

Eine Hypothese der Genese der beobachteten außergewöhnlichen Goethitkonkretionen muss verschiedene Phänomene erklären können: Die Goethitkonkretionen weisen eine vertikale, Stängeln gleichende Struktur auf. Dabei scharen sie sich entlang linearer Bänder im Bereich der Tiefenlinie in Richtung des Hauptabflusses. Schließlich wurde in allen Fällen eine Vergesellschaftung mit oberflächig aufliegenden Kiesen bei einem ansonsten rein sandigen Untergrund festgestellt.

Ich schlage aus diesen Beobachtungen ein denudativ-fluviales Ereignis als möglichen Erklärungsansatz vor. Demgemäß wären nach Starkniederschlägen mit einhergehenden Schichtfluten die bewachsene Niederung am Fuß des Südwesthangs der Grundgebirgsschwelle sowie die Pflanzengürtel der von Dünen gesäumten Ufer fluvialer Abschnitte im östlichen Vorland durch denudativ eingespülte Sande zusedimentiert worden. Im Hangfußbereich könnte sich dabei durch einen starken Zustrom an Hangwasser ein temporär wassergesättigtes Milieu gebildet haben. Auch die Tiefenlinie im östlichen Vorland würde zeitweilig einen höheren Wasserspiegel mit einhergehender Ausweitung des reduktiven Milieus auf die angrenzenden konduktiven Dünensande im Uferbereich aufgewiesen haben.

Die vergesellschafteten, oberflächlich auflagernden Kiese lassen sich durch denudativen und fluvialen, durch Starkniederschläge ausgelösten hochenergetischen Transport erklären. Bei dem durch mikrobielle Aktivitäten begleiteten Abbau der zusedimentierten Biomasse werden einfache organische Säuren gebildet. Diese Säuren könnten für eine kleinräumig um die vegetativen Rückstände erfolgende Aufoxidierung und Ausfällung der reduzierten Fe²+-Ionen verantwortlich sein (vgl. SCHEFFER & SCHACHTSCHABEL 1998:105–106).

PACHUR (1990/ 1997/ 1999) beschreibt bedeutend mächtigere Krusten von Goethitausfällungen, die mit hohen Grundwasserständen in sumpfartigen, durch Dünen eingenommene Umgebungen von Paläoseen in Verbindung gebracht werden.

Deutung der “Talsande”

Nach ihrer topografischen Lage zu urteilen scheinen die als “Talsande” bezeichneten Sedimente potentiell fluvial geprägte Tiefenlinien auszukleiden. Die durchgehend in der sandigen Matrix eingebetteten Feinkiese zeugen von fluvialen Sedimentationsbedingungen. Sie bestehen in der Regel aus kantigen Quarzbruchstücken und unterscheiden sich damit deutlich von den gut gerundeten größeren Quarzkieseln der Konglomeratlagen. Als Möglichkeit ihres Ursprungs käme Granitgrus in Frage, aus dem vereinzelte, feinkiesgroße, sich durch hohe Verwitterungsstabilität auszeichnende Quarzkristalle herausgewittert wurden (vgl. SCHEFFER & SCHACHTSCHABEL 1998:34–41). Mit dieser Hypothese ließe sich der Befund von Glimmer in den Talsanden des östlichen Vorlands und damit im Wadibett unterhalb der Grundgebirgsschwelle und weiterer anstehender Granitausbisse erklären. Muskovit, als Verwitterungsprodukt der granitoiden Ausbisse, kann als Schichtsilikat von überwiegend siltiger Kornfraktion gut suspendiert und über kurze Strecken fluvial mitgeführt werden.

Eher klassische fluviale Sedimente wie Kiese wurden in nennenswerter Menge, abgesehen von der Schotterebene “Zalat al-Mai”, über das gesamte Surveygebiet nur in Hanglagen und in räumlicher Nähe zu Konglomeratausbissen beobachtet. Demnach scheint es sich bei den Talsanden um die wichtigsten oberflächennah zu erschließenden fluvialen Sedimente der Surveyregion zu handeln.

Als Szenario für die Genese von Talsanden kann eine niederschlagsinduzierte Ausräumung des granitoiden Regoliths vorgeschlagen werden, wobei von den Rändern her gleichzeitig große Mengen äolisch angelieferten Materials eingespült wurden. Während die südliche kanalartige Tiefenlinie durchgehend von Talsanden ausgekleidet ist, die mit westlicher Richtung zunehmend Merkmale leichter Verbraunung aufzeigen, weisen die talsandartigen Sedimente im nördlichen Umlauf des Wadi Howar einen höheren Siltanteil auf. Letzteres kann entweder durch die umliegenden playa-artigen Sedimente beeinflusst worden sein oder mit direkt über die Serirfläche angespülter Suspensionsfracht zusammenhängen. Sowohl in der kanalartigen Tiefenlinie als auch im nördlichen Umlauf des Wadi Howar liegen die Talsande in oder nahe der rezenten topografischen Tiefenlinie.

Eine zeitliche Einordnung als fluviale Sedimente interpretierter Talsande fällt schwer. In der Literatur (PACHUR et al. 1984/1987; KRÖPELIN 1993, vgl. auch REID & FROSTICK) werden “Talsande”, beziehungsweise talsandähnliche Sedimente häufig mit eingeschwemmtem Dünenmaterial in Verbindung gebracht. Es lässt sich nur eine Publikation ausmachen (vgl. GABRIEL & KRÖPELIN 1983), die eine Datierung von Talsanden im ca. 300 km nördlich des Wadi Howar gelegenen Wadi Shaw vornimmt. Hier werden sie als Horizont zwischen einer “Unteren” und einer “Oberen Limnischen Akkumulationsphase” auf ca. 7000 a BP datiert (GABRIEL & KRÖPELIN 1983). Demnach würde die Genese der Talsande in den Zeitraum des frühen Holozäns fallen und darauf hinweisen, dass sowohl im Wadi Howar als auch im Bereich der südlichen kanalartigen Tiefenlinie fluviale Prozesse stattfanden.

In diesem Zusammenhang ist hervorzuheben, dass alle größeren archäologischen Fundplätze im östlichen Vorland einschließlich der stationären Grabungsplätze “S02/01”, “S02/28” und “S02/52” auf Anhöhen eines gleichartigen Sedimenttyps liegen. Im Gegensatz zu den Talsanden weisen sie in den obersten 30 bis 40 cm eine hellgrau bis braun (trocken: 10YR7/2 — light gray/ feucht: 10YR5/3 — brown) verfärbte, als Kulturhorizont interpretierte Schicht auf. Hier können organische Reste, Asche und Kulturabfälle durch Siedelaktivitäten in den Sand eingetragen und pedogenetisch umgesetzt worden sein. Das Liegende besteht, nach graduellem Übergang, aus dem gleichen carbonatfreien, Feinkies führenden, glimmerhaltigen und leicht braun bis braungelben (trocken: 10YR7/4 — very pale brown/ feucht: 10YR6/6 — brownish yellow) Lockersediment. Morphogenetisch könnte es sich bei diesen im Wadibett gelegenen “Siedelplätzen” um ehemalige Uferbänke handeln.

Die Grabungsplätze wurden mit einem GPS-Empfänger umlaufen, um die Siedlungsfläche auszukartieren. In der Visualisierung dieser Trackaufzeichnungen in “TouraTech QV 3.0” weisen alle drei Grabungsplätze eine ausgeprägte Längsachse in Richtung NO auf, die der vorherrschenden Passatwindrichtung entspricht (s. Abb. 17). Bei allen dreien liegt zudem der höchste Punkt am nordöstlichen Ende.

Aus dieser Beobachtung wird gefolgert, dass die Talsande vor ihrer Besiedlung durch Menschen der “Leiterband-Kultur” äolisch überformt wurden.

Deutungen der Profile auf Grabungsplatz “SO3/13”

Das Brunnenprofil inmitten der Steinsetzungen liegt randlich einer ehemaligen, durch regelmäßige Einspülungen verfüllten tiefen Grube (vgl. Kapitel 3.3.5.1.). Eine einstige grundwassergesättigte Basis mit zu erwartenden redoximorphen Merkmalen wurde bis in die Tiefe von -250 cm nicht ergraben.

In dem Kies führenden ungeschichteten Sedimentkeil, der konkordant auf den regelmäßig mit gleich bleibend steilem Winkel einfallenden lehmig-sandigen Schichten aufliegt, ist waagerecht eine “Feuerstelle” eingelagert. Er kann als ein anthropogen geschaffener Absatz, der während Reinigungs- und Vertiefungsarbeiten des Brunnens geschaffen wurde, interpretiert werden.

Die Frittungszone unterhalb und seitlich der “Feuerstelle”, sowie die nach oben anschließende Aschelage sind Indikatoren dafür, dass das Tundubholz in-situ in der Grube verbrannte. Die enge Begrenzung der Feuerfläche sowie das mit ihr vergesellschaftete Knochenfragment, können als Hinweise auf eine menschliche Nutzung des Feuers gewertet werden. Als mögliches Szenario ist vorstellbar, dass während der Reinigungsarbeiten diese windgeschützte Stelle für ein kleines Kochfeuer genutzt wurde.

Die 14C-Datierung des großen unkontaminierten Holzkohlestücks in das erste vorchristliche Jahrtausend (vgl. Kapitel 3.3.5.2.) ist jünger als alle bislang in der Region datierten Besiedlungszeugnisse (schriftl. Mitt. M. LANGE 2004) und liegt zeitlich noch vor der Einführung von Kamelen in die Ostsahara. Die konkav aus unterschiedlichen Randlagen einfallende Schichtung im Hangenden dokumentiert eine sich über Jahre oder Jahrzehnte hinweg durch sandige Einspülungen und Einwehungen verfüllende Grube. Ein Fehlen von Diskordanzen weist darauf hin, dass die Brunnenanlage nicht mehr gereinigt und damit in späterer Zeit endgültig aufgegeben wurde.

Das innerhalb einer Steinsetzung angelegte “Tränkenprofil” bestärkt die Hypothese, dass es sich bei diesen um Viehtränken handelte (vgl. Kapitel 3.3.5.3.). So wurde an der Basis der eingelassenen Granitplatten eine wasserundurchlässigere, kompakte Schicht angetroffen, der eine zweite kompakte besonders kieshaltige Lage folgt. Die Beobachtungen an subrezenten Tränkstellen in der Senke von “Bir Abu Tabari” ergaben, dass ein ähnliches Material zur Auskleidung der Tränkbecken bis in das letzte Jahrhundert verwendet wurde.

Die Carbonatkonkretionen, die sich auf den unmittelbaren Bereich der Steinsetzungen beschränken, werden als Resultat alternierender Wasserzufuhr und Verdunstung interpretiert und wurden gleichfalls in den subrezenten Viehtränken um “Bir Abu Tabari” beobachtet.

Eine kausale räumliche Verbindung zwischen dem Vorkommen organisch gemagerter unverzierter Keramik und als Tränkstellen um Brunnen identifizierter Steinsetzungen erscheint möglich (vgl. Fototafel 09: “Handessi Type Ceramics and Watering Places”).

Zusammenfassende geomorphologisch-archäologische Interpretation

In der folgenden Interpretation wird abschließend versucht, den geomorphologischen Geländebefund mit den archäologischen Surveybeobachtungen in Beziehung zu setzen.

Mit dem abrupten Einsetzen der holozänen Feuchtphase um 11500 a calBP wurden durch starke lokale Niederschläge die verbreiteten äolischen Sedimente und der Regolith aus dem Bereich der Grundgebirgsschwelle und angrenzender granitoider Ausbisse im NO des Surveygebietes in die reliktische Tiefenlinie des Wadi Howar eingespült. Sie kleiden als Glimmer und Feinkies führende “Talsande” unter anderem das weite östliche Vorland der Grundgebirgsschwelle aus. Zumindest anfänglich müssen bei einem solchen Szenario auch größere Gesteine und Kiese fluvial mitgeführt worden sein.

Die weitläufige Schotterebene “Zalat al-Mai” im Norden und NW der Surveyregion wird mit ihren sandverfüllten, Richtung Süden und SO auf das Wadi zulaufenden Erosionsbahnen als Haupteinzugsgebiet des Oberflächenabflusses in das Wadi Howar während des Holozäns interpretiert. Die sedimentologischen Beobachtungen werden durch das digitale Höhenmodell unterstützt.

In zunehmendem Maße wurde die Landschaft durch einen raschen Anstieg des lokalen Grundwasserspiegels geprägt, der zu einer Ausbildung grundwassergestützter Süßwasserseen führte.

Zwischen 10000 und 8000 a calBP wurde vorwiegend das östliche Vorland in seinen topografisch tief liegenden, teilweise in die granitoiden Ausbisse hinein reichenden Randlagen von perennierenden Seen eingenommen. Die Ausbreitung der Seenflächen wird über die der rezent anstehenden lakustrinen Seekreiden hinausgegangen sein, da diese durch deflative Prozesse bereits teilweise abgetragen worden waren.

Neben Grundwasseraustritten dürfte oberflächlicher Zufluss, zumindest zum Erhalt der Süßwasserseen, eine Rolle gespielt haben. Die Paläoseen im östlichen Vorland liegen entweder im Zusammenlauf des Einzugsgebietes des Beckenbereichs der Grundgebirgsschwelle oder im Zusammenlauf der nördlichen Einzugsgebiete um den “Gebel Issawi”, “Gebel Fadl al-Musa” und angrenzender höher gelegener Areale.

An allen Vorkommen lakustriner Ablagerungen im Surveygebiet (vgl. Kapitel 3.2.2.1.) wurden im erhöht gelegenen unmittelbaren Umland Keramikfunde vom “Early Khartoum Typ” beobachtet. Dieser räumliche Fundzusammenhang entspricht weiteren in der Literatur beschriebenen archäologischen und paläozoologischen Untersuchungen, nach denen die ersten holozänen Talbewohner des Unteren Wadi Howar überwiegend vom Fischfang lebten (vgl. Kapitel 2.4.3.1.).

Ein periodisch auftretender großflächiger Rückstau des nördlichen Zuflusswassers wird für die Sedimentation und Pedogenese der langfristig und wiederholt durchfeuchteten playa-artigen Sedimente in dem sumpfigen Environment im zentralen nördlichen Surveygebiet verantwortlich gemacht.

Neben Vorkommen des ältesten Keramiktyps der Sahara in der näheren Umgebung von Paläoseen wurde er auch auf den parabelförmigen Siedeldünen vorgefunden. Diese wiesen als trockene Standorte in einem ansonsten sumpfigen Umland mit weit reichendem Blick attraktive Standortfaktoren, besonders für auf Jagd ausgerichtete Gruppen, auf.

Für den Fall, dass die Siedeldünen tatsächlich auf Sumpfsedimenten aufsitzen sollten, und im östlichen Vorland anschließend äolisch überprägte fluviale Sandkörper besiedelt wurden, muss diese Phase zumindest zeitweilig äolisch sehr aktiv und die Region gleichzeitig nicht flächendeckend von Vegetation bewachsen gewesen sein.

Nach vorgeschlagener Deutung der Goethitausfällungen könnten diese, allerdings auch zu einem späteren Zeitpunkt, als Hinweis für größere Überschwemmungsereignisse gewertet werden, die aus lokalen Starkniederschlägen resultieren. Demzufolge würden sie eine Erklärung dafür bieten, warum nicht näher an der Tiefenlinie des Wadi Howar gesiedelt wurde.

Zwischen 8000 und 3500 a calBP bewirkten nachlassende Niederschläge ein allmähliches Auslaufen der oberflächennahen Aquifere und ein damit verbundenes sukzessives Absinken des Grundwasserspiegels. In der ökologisch begünstigten Senkenlage des Wadi Howar dürften die Süßwasserseen noch um 3500 a calBP bestanden haben.

Ab ca. 5200 a BP wurde die Region von rinderhaltenden Pastoralisten bevölkert (vgl. Kapitel 2.4.3.2.), die ungefähr die gleichen Areale wie die vormalige Keramikkultur mit ausschließlich aneignenden Wirtschaftsformen besiedelten. Die Menschen mit Keramik vom “Leiterband Typ” waren für ihre Rinder auf nahe gelegene offene Wasserstellen angewiesen. Sie siedelten außerdem im nördlichen Wadibett, den weiten Ebenen des östlichen Vorlandes und der südlichen kanalartigen Tiefenlinie. In der savannenartigen Landschaft müssen diese Bereiche gute Weidemöglichkeiten für ihr Vieh geboten haben. Es wurden dabei bevorzugt die beschriebenen sandigen Anhöhen als Siedelplätze aufgesucht (vgl. Kapitel 4.1.4.).

Oberflächenabfluss aus dem Norden erreichte das östliche Vorland zunehmend seltener und stagnierte in dem nördlichen Umlauf des Wadi Howar sowie in Niederungen im westlichen Vorland. Dabei wurden überwiegend silikatische, playaartige Sedimente abgelagert und vormalige Ablagerungen epigenetisch überprägt.

In diesen Gebieten sowie in der Anbindung des Beckenbereiches an das östliche Vorland und in den Niederungen am Südrand des Wadi Howar im SO konzentrieren sich auch die Vorkommen an Keramik vom “Handessi Typ”, die mit kleintierhaltenden Pastoralisten und Jägern in Verbindung gebracht wird (vgl. Kapitel 2.4.3.3.). Ebenso ist hier die unverzierte organisch gemagerte Keramik anzutreffen. Damit befinden sich alle jüngeren Keramikfunde in geomorphologischen Tiefenlagen, die zumeist an Geländekanten angrenzen und bei lokalen Niederschlägen ein hohes Aufkommen an Oberflächenabfluss erwarten lassen. Besonders im Umland der Grundgebirgsschwelle stehen diese Keramikfunde in räumlicher Nähe zu den mit Steinen eingefassten Viehtränken um Brunnengruben. Hieraus kann gefolgert werden, dass zu dem Zeitpunkt ihrer Anlage offene Wasserflächen zumindest ganzjährig nicht mehr vorkamen und sich damalige Bewohner der Region in der Art ihrer Siedelaktivitäten und Wirtschaftsweise einer zunehmenden Aridifikation anpassen mussten.

Ungefähr 3500 a calBP, mit dem Ende der holozänen Feuchtphase, setzte im Gebiet des Unteren Wadi Howar graduell eine bis heute anhaltende hyperaride Phase ein, die Schwankungen und einer kurzen reversiblen Entwicklung um 2000 a calBP unterworfen war. Deflations- und äolische Akkumulationsprozesse überformten die früh- und mittelholozäne Landschaft zu ihrem gegenwärtigen Erscheinungsbild. Zumindest in außergewöhnlich humiden Jahren wurde die Region durch Pastoralisten wenigstens saisonal aufgesucht. Dem 14C-Datum des Holzkohlestücks aus dem Brunnenprofil folgend können solche Aktivitäten noch im ersten Jahrtausend vor unserer Zeitrechnung stattgefunden haben.

Fazit und Ausblick

In dieser Arbeit wurde aufgezeigt, dass ein Navigations-Informations-System über die eigentliche Navigation im Gelände hinaus vielseitig eingesetzt werden kann.

Im Vorfeld wurde die Navigationssoftware “TouraTech QV 3.0” dazu verwendet, das Blattschnittsystem der Satellitenbildkacheln und Karten zu berechnen und zu visualisieren.

In der Planungsphase der Expedition konnten relevante Geodaten und der Verlauf ehemaliger Surveyfahrten aus verschiednen Datensätzen zusammengebracht und vor dem Hintergrund verfügbarer Karten und Satellitenbilder unterschiedlicher Kanalkombinationen visualisiert werden. Mit Hilfe eines digitalen Höhenmodells wurde ein erster dreidimensionaler Eindruck von der Arbeitsregion gewonnen. Diese Möglichkeiten erwiesen sich als sehr hilfreich, um bereits im Vorfeld wichtige geomorphologische Fragestellungen zu erkennen und demnach die Grenzen des Surveygebietes besser festlegen zu können. Mittels Entfernungsbestimmungen ließ sich sowohl ein zeitlich realistischer Umfang des Surveys, als auch die benötigten Dieselressourcen präzise einschätzen.

Beim Einsatz im Gelände arbeitete das Navigations-Informations-System stabil und zeigte sich als praktikabel handhabbar. Während des eigentlichen Surveys stellte das System eine vielseitige Hilfe dar. Interaktive Visualisierungen der aktuellen Position, bereits erfasster Geodaten und der gefahrenen Streckenverläufe ermöglichten eine effiziente Navigation und Arbeit im Feld, die in dieser Art allein mit einem GPS-Empfänger und analogen Kartenblättern nicht möglich gewesen wäre.

Die während des Surveys vermissten Möglichkeiten, zusammen mit den Trackaufzeichnungen auch die Genauigkeitsschätzwerte der Positionsberechnungen (EPE) aufzeichnen zu lassen sowie eine optionale Bestimmung der Aufnahmedichte automatisch generierter Trackpunkte auch über ein Zeitintervall einstellen zu können, wurde mittlerweile von den Entwicklern der Navigationssoftware umgesetzt.

Die Beschreibungen zu den Surveypunkten und den archäologischen Fundplätzen erfolgte im Gelände handschriftlich. In der Nachbereitung mussten diese Niederschriften in aufwendiger Arbeit in das Navigations-Informations-System eingearbeitet werden. Solche weitgehend gleich bleibenden Kataloge an Daten könnten allerdings, beispielsweise über im Vorfeld erstellte Datenmasken, bereits während der Geländearbeit digital eingegeben werden. Hierbei würden sich kleine Handgeräte wie PDAs (personal digital assistant) mit entsprechenden Modulen anbieten. Für eine reibungslose Einbindung solcher Datensätze müsste allerdings die bisherige Strukturierung der Datenbank der Navigationssoftware erweitert und verbessert werden. Die Datensätze sollten sich gleichzeitig auch auf unterschiedlichen Ebenen mit Metainformationen versehen lassen. An einer Umsetzung einfacher Metadatenfelder wird seitens der Softwareentwickler bereits gearbeitet (schriftl. Mitt. J. BUNGERT 2004).

In der Nachbereitung ließen sich die erhobenen und in Form von Excel-Dateien gespeicherten Daten als unterschiedliche thematische Datensätze in die geografische Datenbank des Navigations-Informations-Systems importieren. Bei der Datenverwaltung zeigten sich verschiedene Schwierigkeiten, die nur über zeit- und speicherplatzaufwendige Umwege gelöst werden konnten. So ließen sich beispielsweise die Spaltenüberschriften der ursprünglichen Datensätze nicht automatisch vor den einzelnen zu ihnen gehörenden Einträgen in das kumulative Informationsfeld importieren. Vielmehr musste vor jedem zugehörigen Eintrag die Spaltenüberschrift über eine vorangestellte Spalte eingetragen werden. Außerdem lassen sich einem physisch in der Datenbank abgespeicherten Track nicht mehrere, unabhängig voneinander visualisierbare digitale Fotosätze zuordnen. Eine solche Zuordnung ist allerdings für eine räumliche, thematische Visualisierung unterschiedlicher Fotos (beispielsweise Fotos zu den Surveypunkten und Fotos zu den archäologischen Fundplätzen) ausdrücklich erwünscht.

Auch im Bereich der Präsentation aufgearbeiteter und strukturierter Datensätze sind Verbesserungen vorzuschlagen. So ließen sich die auf den Fototafeln (s. Materialband) dargestellten Legenden zu bestimmten Datensätzen nur provisorisch, als eigene Datensätze mit festen Koordinaten, umsetzen. Der Export größerer Karten oder Satellitenbilder in externe Bildbearbeitungsprogramme ist zumindest bei den verwendeten Dateiformaten nur eingeschränkt möglich. Auch bei den Steuerungsfunktionen im dreidimensionalen Modus, besonders bei der Geländeflutung, wäre eine Weiterentwicklung erstrebenswert. Hierbei muss allerdings ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass sich das Modul erst in seiner Betaphase befindet und die Flutungsoption, deren Notwendigkeit sich aus dieser Arbeit ergab, freundlicherweise von den Softwareentwicklern sofort umgesetzt wurde.

Insgesamt kann der Einsatz des konzipierten Navigations-Informations-Systems in allen Bereichen als Erfolg gewertet werden. Die Archäologen von ACACIA nutzen das erarbeitete System mit seiner geografischen Datenbank und Satellitenbildbasis in unterschiedlichen Teilprojekten weiter. Die Datenbanken dienen hierbei als übersichtliche Möglichkeit der Verwaltung archäologischer Datensätze mit Raumbezug. Die Navigationssoftware lässt eine Vielzahl einfach zu bedienender Abfrage- und Visualisierungsfunktionen zu, die ansonsten nur mit kostenintensiver und komplexer GIS-Software umzusetzen wären. Eine solche ist jedoch nicht für Navigationszwecke im Gelände konzipiert. Insbesondere in der archäologischen Arbeit nehmen die Geländeaufenthalte jedoch einen wichtigen Platz ein.

Die analoge Satellitenbildkartenserie im Maßstab 1:250000, die gleichzeitig mit den Satellitenbildkacheln für das Navigations-Informations-System erarbeitet wurde, wird mittlerweile in wissenschaftlicher Kooperation mit der “Geological Research Authority of the Sudan” auf den Gesamtsudan ausgeweitet. Im Auftrag von ACACIA wurden zudem bereits weite Flächen im angrenzenden Tschad in entsprechender Weise kartografisch umgesetzt.

Die während des Surveys erfolgten geomorphologischen Beobachtungen haben ihren Wert vor allem in ihrer flächendeckenden Eigenschaft, aus der ein deskriptives Gesamtbild der Region abgeleitet werden kann. Für eine detaillierte, vertiefende geowissenschaftliche Untersuchung lassen sich die bestehenden Datensätze weiter nutzen um gezielt Lokationen zu bestimmen, an denen mit Hilfe eines Baggers oder geeignetem Grabungsgerät tiefe Aufschlüsse angelegt werden können. Eine Beschreibung der Stratigraphie sollte dann durch Probenentnahmen und Laborbestimmungen ergänzt werden.

Die erhobenen archäologischen Datensätze wurden in dieser Arbeit nur in aggregierter Form unter den Gesichtspunkten ihrer Verbreitung, Fundplatzausdehnung und geomorphologischen Lage behandelt. Damit wurden nur jene aus geowissenschaftlicher Sicht interessanten Teilaspekte der Informationen dargestellt.

Der Ansatz, über eine größere Fläche hinweg systematisch entlang von festgelegten Fahrtstrecken in bestimmten Abständen archäologische Fundplätze aufzuzeichnen, erwies sich als erfolgreich. Durch diese Methode wurden in bisher als nicht besiedelt angesehenen oder mit dem Wagen schwer zugänglichen Gebieten wie den ansetzenden Barchan-Feldern im Süden des Wadi Howar dichte Artefaktkonzentrationen aufgefunden. Zudem wurde eine Vielzahl an bislang im Unteren Wadi Howar nicht beschriebenen Brunnen- und Tränkplätzen entdeckt.

Die größte Leistung des durchgeführten Surveys besteht jedoch darin, dass mit ihm ein differenziertes räumlich-zeitliches Verbreitungsmuster neolithischer Aktivitäten gewonnen wurde. Ein solches zeitlich auflösendes Siedlungsmuster steht in enger Relation zu holozänen Landschaftsgenese. Folglich können daraus durch weiterführende Satellitenbildinterpretation unter Einbezug von digitalen Höhenmodellen und thematisch relevanten geowissenschaftlichen Untersuchungen deduktiv weitere Gebiete möglicher Siedlungsaktivitäten der verschiedenen neolithischen Kulturen in und um das Untere Wadi Howar abgeleitet werden.

Um archäologische Fundplätze zukünftig besser in das holozäne Landschaftsbild einordnen zu können, ist es erforderlich, dass neben einer genauen Koordinatenangabe (dd,ddddd°/alt. m/EPE m) eine aussagekräftige geomorphologische Beschreibung erfolgt. Ohne eine begleitende Anlage von Bodenprofilen können keine Aussagen darüber getroffen werden, ob die zumeist von einer dünnen Flugsanddecke überwehten Artefakte beispielsweise Seekreiden, playa-artigen Sedimenten, einem fluvialen Sandkörper oder Dünensanden aufliegen.

Neben der Erhebung einer punktuellen Koordinate ist es sinnvoll, für eine genauere Bestimmung der Fundplatzausdehnung die Fläche mit einem aufzeichnenden GPS-Empfänger zu umlaufen. Der resultierende “Tracklog” kann in das Navigations-Informations-System übertragen werden und dient nicht nur einer genauen Flächenberechnung sondern kann zudem als Umrissform visualisiert werden.

Bei der Gestaltung von Surveybögen sollte auch die Keramik als wichtigster zeitlicher Indikator eines Fundinventars differenziert und gleichzeitig standardisiert erfasst werden. Bei unverzierten Keramikfunden wäre vorzuschlagen, immer die Magerung mit anzugeben.

Durch den Einsatz von Digitalkameras, die sowohl mit dem GPS als auch mit dem Laptop zeitlich kalibriert sind, könnten alle relevanten Artefaktfunde in-situ fotografiert werden, um sich in der Nachbearbeitung im Navigations-Informations-System automatisiert den Fundplätzen zuweisen zu lassen. Auf zeitaufwendige und deswegen weniger häufig eingesetzte Tafeln mit Fundplatznummern sowie Mitschriften in Fotobüchern könnte hierbei verzichtet werden.

Die Aufzeichnungen der zurückgelegten Tracks im Abstand von wenigen Metern sind eine Alternative zu analogen Fahrtenbüchern. Die Trackdatensätze sind nicht nur viel genauer und erfolgen weitgehend automatisiert sondern ermöglichen vor allem auch jederzeit eine kontextorientierte interaktive Darstellung und können problemlos weitergegeben werden. Die Datenaufzeichnung kann im *.TXT-Format gespeichert werden und ist damit nicht über proprietäre Standards an bestimmte Software gebunden. Datenverlust kann und sollte durch Sicherungskopien der Tagesaufzeichnungen auf einem robusten Medium wie einer “CompactFlash”-Karte während des Geländeaufenthalts oder in Zunkunft über ein “Satelliten-Tracking-System” auf einem heimischen Server erfolgen.

Der Einsatz eines satellitendatengestützten Navigations-Informations-Systems mit einer strukturierten geografischen Datenbank und einer breiten Visualisierungsbasis, die auch Fernerkundungsdaten mit einbezieht, ermöglicht eine effektive und flexible wissenschaftliche Arbeitsweise, vor allem dann, wenn eine digitale Einbindung der Geländearbeit erfolgt.

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