[ES] La alta cuenca del río Guadalquivir ubicada en el departamento de Tarija, Bolivia, alberga al municipio de la ciudad capital de Tarija; siendo la zona urbana más poblada del departamento. Durante las últimas décadas el departamento ha tenido grandes ingresos económicos, producto de la explotación hidrocarburífera, trayendo consigo un crecimiento poblacional e inmobiliario desproporcionado; originando un proceso de contaminación y degradación ambiental, producto de actividades antrópicas como la disposición de aguas residuales con poco o nulo proceso de tratamiento, desechos sólidos en las orillas del río, y sobreexplotación de áridos. En consecuencia, varias fuentes de abastecimiento de agua se encuentran paralizadas. Durante los últimos años, la problemática ambiental e hídrica ha sido objeto de un permanente debate, sin encontrar soluciones sostenibles en el corto plazo, ocasionando que la degradación ambiental permanezca activa con altos riesgos para la salud púbica. Siendo necesario conocer el estado actual de los recursos hídricos en la cuenca, se realizaron dos trabajos iniciales; se modeló el balance hídrico de la cuenca para establecer la disponibilidad de agua. Para este proceso se realizó una investigación de apoyo destinada a clasificar y determinar las propiedades de los suelos en la cuenca para lograr una menor incertidumbre en los resultados de la modelación hidrológica. Los resultados determinaron que existe un déficit de agua, principalmente en las épocas de estiaje. Un segundo estudio ha sido destinado a conocer la calidad del agua mediante un monitoreo de las principales fuentes de abastecimiento de agua potable. La investigación a las fuentes primarias de agua en la cuenca de estudio identificó la presencia de metales pesados tóxicos para la salud que exceden los límites permisibles para el agua potable. Se identificó plomo, manganeso y hierro presente en los embalses de San Jacinto y Huacata; mientras que el Pb excede en un 50% de lo establecido en la Normativa, el Mn y el Fe superan hasta 800% la norma actual. El trabajo estudia la ósmosis inversa (OI) para eliminar el Pb, Mn y Fe en distintas concentraciones. La principal contribución de esta investigación es el desarrollo y construcción de un modelo matemático novedoso basado en el modelo de concentración de polarización de Spiegler-Kedem. El modelo ha sido desarrollado utilizando diferentes concentraciones de Pb, Mn y Fe. La selección de las concentraciones se basa en construir un modelo que permita el diseño de instalaciones con alta conversión (>80%). Con ello será posible optimizar el proceso desde el punto de vista de eficiencia energética en futuros trabajos. El modelo incluye, además, un factor de ajuste de temperatura tipo Arrhenius que permite una predicción precisa del rendimiento del proceso. La experimentación se llevó a cabo en una planta piloto de OI utilizando una membrana compuesta de poliamida de configuración en espiral tipo ULP 2540 Marca Keensen de procedencia China. La validación del modelo se ajusta correctamente con un error relativo máximo entre los flujos experimental y teórico de 5,4%, 18% y 7.6% para el Pb, Mn y Fe respectivamente. Entre los principales beneficios del estudio, permite garantizar el rechazo de metales superior al 99%, incluso a bajas presiones, garantizando agua segura a la población de Tarija. Como un aporte final se propone un análisis de las partes interesadas en la cuenca, logrando identificar, clasificar y relacionar los diferentes actores con poder e interés en el proyecto. / [CA] L'alta conca del riu Guadalquivir ubicada en el departament de Tarija, Bolívia, alberga al municipi de la ciutat capital de Tarija; sent la zona urbana més poblada del departament. Durant les últimes dècades el departament ha tingut grans ingressos econòmics, producte de l'explotació hidrocarburífera, comportant un creixement poblacional i immobiliari desproporcionat; originant un procés de contaminació i degradació ambiental, producte d'activitats antròpiques com la disposició d'aigües residuals amb poc o nul procés de tractament, rebutjos sòlids a la vora del riu, i sobreexplotació d'àrids. En conseqüència, unes quantes fonts d'abastiment d'aigua es troben paralitzades. Durant els últims anys, la problemàtica ambiental i hídrica ha sigut objecte d'un permanent debat, sense trobar solucions sostenibles en el curt termini, ocasionant que la degradació ambiental romanga activa amb alts riscos per a la salut púbica. Sent necessari conéixer l'estat actual dels recursos hídrics en la conca, es van realitzar dos treballs inicials; es va modelar el balanç hídric de la conca per a establir la disponibilitat d'aigua. Per a este procés es va realitzar una investigació de suport destinada a classificar i determinar les propietats dels sòls en la conca per a aconseguir una menor incertesa en els resultats de la modelació hidrològica. Els resultats van determinar que hi ha un dèficit d'aigua, principalment en les èpoques d'estiatge. Un segon estudi ha sigut destinat a conéixer la qualitat de l'aigua per mitjà d'un monitoreo de les principals fonts d'abastiment d'aigua potable. La investigació a les fonts primàries d'aigua en la conca d'estudi va identificar la presència de metalls pesants tòxics per a la salut que excedixen els límits permissibles per a l'aigua potable. Es va identificar plom, manganés i ferro present en els embassaments de Sant Jacinto i Huacata; mentres que el Pb excedix en un 50% del que establix la Normativa, el Mn i el Fe superen fins a 800% la norma actual. El treball estudia l'osmosi inversa (OI) per a eliminar el Pb, Mn i Fe en distintes concentracions. La principal contribució d'esta investigació és el desenrotllament i construcció d'un model matemàtic nou basat en el model de concentració de polarització de Spiegler-Kedem. El model ha sigut desenrotllat utilitzant diferents concentracions de Pb, Mn i Fe. La selecció de les concentracions es basa a construir un model que permeta el disseny d'instal·lacions amb alta conversió (>80%). Amb això serà possible optimitzar el procés des del punt de vista d'eficiència energètica en futurs treballs. El model inclou, a més, un factor d'ajust de temperatura tipus Arrhenius que permet una predicció precisa del rendiment del procés. L'experimentació es va dur a terme en una planta pilot de OI utilitzant una membrana composta de poliamida de configuració en espiral tipus ULP 2540 Marca Keensen de procedència Xina. La validació del model s'ajusta correctament amb un error relatiu màxim entre els fluxos experimental i teòric de 5,4%, 18% i 7.6% per al Pb, Mn i Fe respectivament. Entre els principals beneficis de l'estudi, permet garantir el rebuig de metalls superior al 99%, inclús a baixes pressions, garantint aigua segura a la població de Tarija. Com una aportació final es proposa una anàlisi de les parts interessades en la conca, aconseguint identificar, classificar i relacionar els diferents actors de poder i interés en el projecte. / [EN] The upper basin of the Guadalquivir River located in the department of Tarija, Bolivia, houses the municipality of the capital city of Tarija; being the most populated urban area of the department. During the last decades the department has had great economic income, as a result of hydrocarbon exploitation, bringing with it a disproportionate population and real estate growth, originating a process of contamination and environmental degradation, product of anthropic activities such as the disposal of wastewater with little or no treatment process, solid waste on the banks of the river, and overexploitation of aggregates. Consequently, various sources of water supply are paralyzed. In recent years, environmental and water problems have been the subject of permanent debate, without finding sustainable solutions in the short term, causing environmental degradation to remain active with high risks to public health. Being necessary to know the current state of the water resources in the basin, two initial works were carried out; the water balance of the basin was modeled to establish the availability of water. For this process, a support investigation was carried out to classify and determine the properties of the soils in the basin to achieve less uncertainty in the results of the hydrological modeling. The results determined that there is a water deficit, mainly in the dry season. A second study has been designed to determine the quality of the water by monitoring the main sources of drinking water supply. The investigation of the primary water sources in the study basin identified the presence of toxic heavy metals for health that exceed the permissible limits for drinking water. Lead, manganese, and iron present in the San Jacinto and Huacata reservoirs were identified; while Pb exceeds by 50% what is established in the Regulation, Mn and Fe exceed up to 800% the current standard. The work studies reverse osmosis (RO) to eliminate Pb, Mn and Fe in different concentrations. The main contribution of this research is the development and construction of a novel mathematical model based on the Spiegler-Kedem concentration polarization model. The model has been developed using different concentrations of Pb, Mn and Fe. The selection of the concentrations is based on building a model that allows the design of installations with high conversion (>80%). With this it will be possible to optimize the process from the point of view of energy efficiency in future works. The model also includes an Arrhenius-type temperature adjustment factor that allows accurate prediction of process performance. The experimentation was carried out in a RO pilot plant using a ULP 2540 Keensen brand spiral configuration polyamide composite membrane from China. The model validation fits correctly with a maximum relative error between the experimental and theoretical fluxes of 5.4%, 18% and 7.6% for Pb, Mn and Fe respectively. Among the main benefits of the study, it allows to guarantee the rejection of metals higher than 99%, even at low pressures, guaranteeing safe water to the population of Tarija. As a final contribution, an analysis of the interested parties in the basin is proposed, managing to identify, classify and relate the different actors with power and interest in the project. / Villena Martínez, EM. (2022). Elaboración de un modelo matemático que permita el análisis de la eficacia de la ósmosis Inversa en el proceso de eliminación de plomo, hierro y manganeso en fuentes de abastecimiento de agua para consumo humano en la cuenca alta del río Guadalquivir en Bolivia y su aporte al crecimiento de la oferta de agua y la disponibilidad sostenible de agua potable a largo plazo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191412

The Western Mediterranean realm is considered as a region highly sensitive with regard to climate changes and landscape transformations. Within its semi arid and semi humid areas, even slight climatic changes but also human interventions may result in far-reaching consequences in respect of environment and ecological systems. Thus, research on landscape development has a high relevance in geosciences, especially in the light of current climate change research. It is a major concern to reveal regularities and patterns in past landscape evolution in order to provide a basis for the assessment of future developments. For the reconstruction of late Quaternary environmental conditions fluvial sediments play an important role as they almost uniquely reflect landscapes and landscape changes on a regional scale. This is due to the fact that fluvial dynamics and all enclosed processes are based on multi-causal relationships and a variety of factors like climatic conditions, vegetation development, human impact, or tectonic activity finds expression in fluvial dynamics. About 70 % of the Iberian Peninsula is influenced by moist Atlantic air masses, but in the whole area there is a considerable research gap concerning the exploration of fluvial archives. Taking this into account, this dissertation aims to systematically work out fluvial sediment successions of two river systems, namely the Jarama River in central Spain and the Guadalete River in southwestern Spain. For complementary considerations, first stratigraphic results from the middle to lower Guadalquivir River in southern Spain will be consulted. In a first step, the objective is to intensively study and document sediment profiles for the purpose of deriving a valuable composite profile for each river system. In a second step, the significance of these composite profiles regarding palaeoenvironmental conditions as well as changes will be examined. Beside the reaction of fluvial systems towards climatic changes, relationships with other influencing factors are a main issue. On the basis of a supra-regional comparison a possible coupling of fluvial geomorphic systems and large-scale climate fluctuations shall be analyzed. Furthermore, it is intended to address issues like system connectivity or varying response times and response durations. The bases for these considerations are abundant sedimentary profile records supported by electrical resistivity tomography and percussion drillings. Stratigraphic work includes the differentiation of sediment units, the identification of soil horizons, and the correlation of specific layers and horizons across different profile sections based on sedimentologic and pedogenetic characteristics. Subsequent soil-chemical and sedimentological laboratory analyses on certain key-profiles imply grain-size analyses, the measurement of organic carbon content, calcium carbonate content, pedogenic and total iron contents, as well as magnetic susceptibility. Laboratory analyses are used to strengthen results of field work and to differentiate between soils and soil sediments in ambiguous cases. The chronological resolution of the sediment successions will be provided by radiocarbon dating. The final aim is to work out a detailed fluvial sedimentation history for the late Quaternary. The precise characterization of the catchment areas, together with a comparison of the stratigraphic findings and secondary archive information from the literature, will enable the identification of relationships between fluvial dynamics and different influencing factors. In this dissertation, 36 profile sections have been worked out intensively. Furthermore, 13 percussion drillings were conducted in floodplain positions with insufficient exposure conditions. For the chronological frame 70 radiocarbon samples have been dated. The obtained results show a significant pattern of sedimentation periods and phases of stability associated with soil formation for each river system. The sedimentation history of the Guadalete and Guadalquivir Rivers could be reconstructed for the last 15 ka, while conclusions with regard to sedimentation dynamics of the Jarama River could be drawn for a period of 43 ka. Thanks to an abundance of available studies on other terrestrial archives with climatic or environmental relevance, it was possible to assess the influence of different parameters such as climate, vegetation, humankind, tectonics, and base-level changes on fluvial sedimentation dynamics. It emerged that, first and foremost, rapid climate changes had significant impact on the mobilization of sediments in the catchment area as well as their deposition in floodplain positions. On the other hand prolonged periods of climatic amelioration caused floodplain stability along with soil formation, as documented for the time spans between 13.3 and 12.7 ka, 7 and 5.1 ka, 2.8 and 2.3 ka, 1.4 and 1.2 ka, as well as 0.8 and 0.5 ka cal. BP in several river systems. Periods of increased sedimentation were initiated by phases of climatic aridification that affected fluvial systems through the weakening of the vegetation cover and the accentuation of the hydrological discharge regime. Corresponding patterns have been found for the time intervals between 8 and 7 ka, 5 and 3.8 ka, 2.2 and 1.5 ka, as well as around 1 ka and 0.4 ka cal. BP. The supra-regional effectiveness of the factor climate is contrasted by a strong regional individuality of the river catchments that is expressed by further, regionally limited phases of fluvial activity. Crucial to this development – apart from regional climate differences – are, inter alia, tectonic movements as evidenced for the Jarama River system in central Spain, or late Pleistocene and Holocene sea-level fluctuations that primarily affected fluvial dynamics along the lower course of the Guadalete River in southwestern Spain. Furthermore, it can be shown that variations in time and duration of fluvial system response are attributable to differing buffer capacities of river catchments towards external influences. The increase of human impact during the late Holocene apparently provoked a reinforcement of the effects of climatic impulses. There are clear evidences for the participation of humans in the mobilization of sediments; however, concerning the degree of influence it is hardly possible to differentiate between the factors humans and climate. / Der westliche Mediterranraum gilt als landschaftlich und klimatisch hochsensible Region, für deren semiaride bis semihumide Gebiete bereits kleinere klimatische Änderungen, aber auch Eingriffe des Menschen, mit weitreichenden Folgen für Umwelt und ökologische Systeme verbunden sein können. Forschungen zum Landschaftswandel nehmen hier vor allem vor dem Hintergrund des derzeitigen Klimawandels einen hohen Stellenwert in den Geowissenschaften ein. Ein wichtiges Anliegen ist dabei, in früheren Landschaftswandeln Muster zu entdecken, welche als Grundlage für Bewertungen zukünftiger Veränderungen dienen können. Für die Rekonstruktion spätquartärer Umweltbedingungen kommt fluvialen Sedimenten eine besondere Rolle zu. Wie kein anderes Archiv spiegeln fluviale Sedimentabfolgen Landschaftszustände und -entwicklung auf regionaler Ebene wieder. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass fluviale Dynamik mit allen inbegriffenen Prozessen auf polykausalen Zusammenhängen beruht und somit eine Vielzahl an Faktoren, wie klimatische Verhältnisse und Vegetationsentwicklung, menschliche Einflussnahme oder tektonische Aktivität Ausdruck in fluvialer Dynamik finden. Von feuchten atlantischen Luftmassen geprägte Gebiete nehmen etwa 70 % der Fläche der Iberischen Halbinsel ein, allerdings besteht hier eine erhebliche Forschungslücke im Bereich der Analyse fluvialer Archive. Diesem Umstand soll in vorliegender Dissertation in Form einer systematischen Aufarbeitung der fluvialen Sedimentabfolgen zweier Flusssysteme in Zentralspanien (Rio Jarama), sowie in SW-Spanien (Rio Guadalete) Rechnung getragen werden. Für ergänzende Betrachtungen werden dabei erste Befunde zur stratigraphischen Gliederung des Guadalquivir-Mittellaufes in S-Spanien herangezogen. Ziel der Arbeiten ist es zunächst über umfangreiche Aufnahmen und Dokumentationen von Sedimentprofilen ein belastbares Standardprofil für jedes Flusssystem zu erarbeiten und dieses hinsichtlich der Aussagekraft in Bezug auf Paläoumweltbedingungen und vor allem -wandeln zu prüfen. Neben der möglichen Reaktion fluvialer Systeme auf klimatische Änderungen, stehen dabei vor allem auch Beziehungsgeflechte zu anderen Einflussfaktoren im Vordergrund. Anhand eines überregionalen Vergleichs soll eine mögliche Kopplung fluvialmorphologischer Systeme an großräumige Klimafluktuationen untersucht werden, zudem soll weiteren Themenkomplexen, wie der Konnektivität verschiedener Systeme oder unterschiedlichen Reaktionszeiten und -geschwindigkeiten nachgegangen werden. Grundlage für diese Betrachtungen bilden dabei aus zahlreichen Geländeaufnahmen resultierende Profilaufnahmen, sowie Ergebnisse geoelektrischer Messungen und Bohrsondierungen. Stratigraphische Arbeiten belaufen sich zunächst auf die Untergliederung verschiedener Sedimenteinheiten, die Ausweisung von Bodenhorizonten, sowie die Korrelation einzelner Schichten und Horizonte über unterschiedliche Profile hinweg anhand charakteristischer sedimentologischer und pedogenetischer Merkmale. Nachfolgende bodenchemische und sedimentologische Laboruntersuchungen an ausgewählten Profilen sollen über die Bestimmung von Korngrößenverhältnissen, Gehalten an organischem Kohlenstoff, Kalk- und Eisengehalten, sowie der magnetischen Suszeptibilität die Geländebefunde stützen und in unklaren Fällen eine Unterscheidung von Böden und Bodensedimenten erleichtern. Die zeitliche Auflösung der Sedimentabfolgen soll über Radiokarbondatierungen realisiert werden, mit dem letztendlichen Ziel, eine detaillierte fluviale Sedimentationsgeschichte für das Spätquartär zu erarbeiten. In einem weiteren Schritt werden begleitend zu einer detaillierten Einzugsgebietscharakteristik die chronostratigraphischen Befunde einem intensiven Vergleich mit in der Literatur verfügbaren Studien an Sekundärarchiven zugeführt, um Beziehungsgeflechte zwischen fluvialer Dynamik und verschiedenen Einflussfaktoren aufzudecken. Im Rahmen dieser Dissertation konnten zunächst 36 Profilaufschlüsse detailliert bearbeitet und zudem 13 Rammkernsondierungen in Flussauenpositionen abgeteuft werden. Für den chronologischen Rahmen wurden 70 Radiokohlenstoffproben datiert. Die Ergebnisse zeigen ein deutliches Muster von Sedimentationsphasen und Zeiten der Stabilität mit einhergehender Bodenbildung für jedes Flusseinzugsgebiet. Dabei konnte die Sedimentationsgeschichte der Flusssysteme Rio Guadalete und Rio Guadalquivir für die letzten 15.000 Jahre und des Rio Jarama für die letzten 43 ka rekonstruiert werden. Dank der Fülle an verfügbaren Studien an terrestrischen Vergleichsarchiven mit klima- und umweltrelevantem Bezug war es möglich, den Einfluss der unterschiedlichen Parameter Klima, Vegetation, Mensch und Tektonik, bzw. Erosionsbasis auf die fluviale Sedimentationsdynamik zu prüfen. So zeigte sich, dass vor allem rasche Klimaänderungen in der Lage waren die Mobilisierung von Sedimenten im Einzugsgebiet und deren Ablagerung in den Flussauen zu initiieren. Dahingegen bewirkten anhaltende klimatische Gunstphasen eine Stabilisierung mit einhergehender Bodenbildung, wie für die Zeiträume zwischen 13.3 und 12.7 ka, 7 und 5.1 ka, 2.8 und 2.3 ka, 1.4 und 1.2 ka, sowie 0.8 und 0.5 ka cal. BP für sämtliche Flusssysteme zu verzeichnen ist. Perioden verstärkter Sedimentation folgten in der Regel Phasen klimatischer Aridifizierung, welche über eine Schwächung der Vegetationsbedeckung und Akzentuierung des hydrologischen Abflussregimes in der Lage waren auf das fluviale System Einfluss zu nehmen. Entsprechende Muster konnten für die Zeiträume zwischen 8 und 7 ka, 5 und 3.8 ka, 2.2 und 1.5 ka, sowie um 1 ka als auch 0.4 ka cal. BP dokumentiert werden. Dem überregional wirksamen Einfluss des Faktors Klima steht jedoch eine starke landschaftsgeschichtliche Individualität der verschiedenen Regionen gegenüber, welche in weiteren, regional begrenzten Phasen fluvialer Aktivität zum Ausdruck kommt. Ausschlaggebend sind hier neben der Ausbildung regionaler Klimaunterschiede unter Anderem tektonische Verstellungen, welche für das in Zentralspanien gelegene System des Rio Jarama belegt werden konnten, oder spätpleistozäne und holozäne Meeresspiegelschwankungen, welche sich vor allem auf die fluviale Dynamik im Unterlauf des in SW-Spanien gelegenen Rio Guadalete auswirkten. Desweiteren können Unterschiede in Reaktionsdauer und -geschwindigkeit fluvialer Systeme mit variierendem Puffervermögen der Flusseinzugsgebiete gegenüber äußeren Einflüssen erklärt werden. Das intensivierte Wirken des Menschen im Spätholozän führte allem Anschein nach zu einer Verstärkung der Wirkung klimatischer Impulse, wobei sich klare Evidenzen für eine Beteiligung des Menschen an der Sedimentmobilisierung erkennen lassen, der Umfang des Einflusses des Menschen aber in der Regel nicht klar von dem des Klimas zu trennen ist.

The Western Mediterranean realm is considered as a region highly sensitive with regard to climate changes and landscape transformations. Within its semi arid and semi humid areas, even slight climatic changes but also human interventions may result in far-reaching consequences in respect of environment and ecological systems. Thus, research on landscape development has a high relevance in geosciences, especially in the light of current climate change research. It is a major concern to reveal regularities and patterns in past landscape evolution in order to provide a basis for the assessment of future developments. For the reconstruction of late Quaternary environmental conditions fluvial sediments play an important role as they almost uniquely reflect landscapes and landscape changes on a regional scale. This is due to the fact that fluvial dynamics and all enclosed processes are based on multi-causal relationships and a variety of factors like climatic conditions, vegetation development, human impact, or tectonic activity finds expression in fluvial dynamics. About 70 % of the Iberian Peninsula is influenced by moist Atlantic air masses, but in the whole area there is a considerable research gap concerning the exploration of fluvial archives. Taking this into account, this dissertation aims to systematically work out fluvial sediment successions of two river systems, namely the Jarama River in central Spain and the Guadalete River in southwestern Spain. For complementary considerations, first stratigraphic results from the middle to lower Guadalquivir River in southern Spain will be consulted. In a first step, the objective is to intensively study and document sediment profiles for the purpose of deriving a valuable composite profile for each river system. In a second step, the significance of these composite profiles regarding palaeoenvironmental conditions as well as changes will be examined. Beside the reaction of fluvial systems towards climatic changes, relationships with other influencing factors are a main issue. On the basis of a supra-regional comparison a possible coupling of fluvial geomorphic systems and large-scale climate fluctuations shall be analyzed. Furthermore, it is intended to address issues like system connectivity or varying response times and response durations. The bases for these considerations are abundant sedimentary profile records supported by electrical resistivity tomography and percussion drillings. Stratigraphic work includes the differentiation of sediment units, the identification of soil horizons, and the correlation of specific layers and horizons across different profile sections based on sedimentologic and pedogenetic characteristics. Subsequent soil-chemical and sedimentological laboratory analyses on certain key-profiles imply grain-size analyses, the measurement of organic carbon content, calcium carbonate content, pedogenic and total iron contents, as well as magnetic susceptibility. Laboratory analyses are used to strengthen results of field work and to differentiate between soils and soil sediments in ambiguous cases. The chronological resolution of the sediment successions will be provided by radiocarbon dating. The final aim is to work out a detailed fluvial sedimentation history for the late Quaternary. The precise characterization of the catchment areas, together with a comparison of the stratigraphic findings and secondary archive information from the literature, will enable the identification of relationships between fluvial dynamics and different influencing factors. In this dissertation, 36 profile sections have been worked out intensively. Furthermore, 13 percussion drillings were conducted in floodplain positions with insufficient exposure conditions. For the chronological frame 70 radiocarbon samples have been dated. The obtained results show a significant pattern of sedimentation periods and phases of stability associated with soil formation for each river system. The sedimentation history of the Guadalete and Guadalquivir Rivers could be reconstructed for the last 15 ka, while conclusions with regard to sedimentation dynamics of the Jarama River could be drawn for a period of 43 ka. Thanks to an abundance of available studies on other terrestrial archives with climatic or environmental relevance, it was possible to assess the influence of different parameters such as climate, vegetation, humankind, tectonics, and base-level changes on fluvial sedimentation dynamics. It emerged that, first and foremost, rapid climate changes had significant impact on the mobilization of sediments in the catchment area as well as their deposition in floodplain positions. On the other hand prolonged periods of climatic amelioration caused floodplain stability along with soil formation, as documented for the time spans between 13.3 and 12.7 ka, 7 and 5.1 ka, 2.8 and 2.3 ka, 1.4 and 1.2 ka, as well as 0.8 and 0.5 ka cal. BP in several river systems. Periods of increased sedimentation were initiated by phases of climatic aridification that affected fluvial systems through the weakening of the vegetation cover and the accentuation of the hydrological discharge regime. Corresponding patterns have been found for the time intervals between 8 and 7 ka, 5 and 3.8 ka, 2.2 and 1.5 ka, as well as around 1 ka and 0.4 ka cal. BP. The supra-regional effectiveness of the factor climate is contrasted by a strong regional individuality of the river catchments that is expressed by further, regionally limited phases of fluvial activity. Crucial to this development – apart from regional climate differences – are, inter alia, tectonic movements as evidenced for the Jarama River system in central Spain, or late Pleistocene and Holocene sea-level fluctuations that primarily affected fluvial dynamics along the lower course of the Guadalete River in southwestern Spain. Furthermore, it can be shown that variations in time and duration of fluvial system response are attributable to differing buffer capacities of river catchments towards external influences. The increase of human impact during the late Holocene apparently provoked a reinforcement of the effects of climatic impulses. There are clear evidences for the participation of humans in the mobilization of sediments; however, concerning the degree of influence it is hardly possible to differentiate between the factors humans and climate.:1 Introduction 1.1 Relevance of fluvial records in the context of climate change and landscape evolution in the Western Mediterranean 1.2 Environmental significance of fluvial deposits 1.3 Objectives and methodological approach 2 Late Quaternary fluvial dynamics of the Jarama River 2.1 Introduction 2.2 Study area 2.2.1 Geological and tectonic background 2.2.2 Geomorphological setting of the Jarama valley 2.3 Methods 2.4 Fluvial architecture and characteristics of the sedimentary units 2.4.1 Sequence 1 – Late Pleistocene 2.4.2 Sequence 2 – Early to Mid-Holocene 2.4.3 Sequence 3 – Mid-Holocene to Roman period 2.4.4 Sequence 4 – Little Ice Age 2.5 Interpretation - Stages of floodplain development 2.5.1 Extensive aggradations during Marine Isotope Stage (MIS) 3 2.5.2 Increased fluvial activity in the course of the Last Glacial Maximum (LGM) 2.5.3 Sand deposits (Unit 3) at the end of MIS 2 2.5.4 Younger Dryas and Early to Mid-Holocene sedimentation 2.5.5 Mid-Holocene warm period and climatic collapse 2.5.6 Highly dynamic floodplain aggradations and 3.0 ka-aridity crisis 2.5.7 Extensive sand deposition at 2.8 ka BP and following floodplain stability 2.5.8 Flood loam accumulation during the Roman epoch 2.5.9 Alternating flood loam accumulation and soil formation during the Medieval period 2.5.10 Accentuated fluvial dynamics during the Little Ice Age and recent flooding 2.6 Human influence versus climatic control factors 2.7 Significance of fluvial records in a spatial context 2.8 Conclusion 3 Late Pleistocene and Holocene fluvial dynamics of the lower Guadalete River 3.1 Introduction 3.2 Study area 3.3 Methods 3.4 Stratigraphic findings and sedimentation patterns within the Guadalete valley 3.4.1 Upper downstream section 3.4.1.1 Late Pleistocene sediments 3.4.1.2 Mid-Holocene sediments (5000 - 2000 cal. a BP) 3.4.1.3 Late Holocene sediments (<2000 cal. a BP) 3.4.1.4 Composite profile 3.4.2 Lower downstream section close to the estuary 3.4.2.1 Early Holocene sediments (~10000 - 8000 cal. a BP) 3.4.2.2 Mid- to late-Holocene sediments (<8000 cal. a BP) 3.5 Interpretation – Floodplain evolution and the influencing factors 3.5.1 Stages of floodplain evolution 3.5.1.1 Late Pleistocene dynamics (SU-1 to SU-3) 3.5.1.2 Early Holocene dynamics (SU-4 to SU-7) 3.5.1.3 Mid-Holocene dynamics (SU-8) 3.5.1.4 Mid-Holocene aridity collapse (SU-9a to SU-9c) 3.5.1.5 Late Holocene dynamics (SU-10 to SU-12) 3.5.1.6 Increased dynamics during the Little Ice Age (LIA) (SU-13a to SU-14) 3.6 Conclusion 4 Western Mediterranean environmental changes 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.2.1 Jarama River 4.2.2 Guadalete River 4.2.3 Guadalquivir River 4.3 Methods 4.4 Results 4.4.1 Stratigraphic findings of the Jarama River 4.4.1.1 Fluvial architecture 4.4.1.2 Sedimentation patterns 4.4.1.3 Periods of soil formation 4.4.2 Stratigraphic findings of the Guadalete River 4.4.2.1 Fluvial architecture 4.4.2.2 Sedimentation patterns 4.4.2.3 Periods of soil formation 4.4.3 Stratigraphic findings of the Guadalquivir River 4.4.3.1 Fluvial architecture 4.4.3.2 Sedimentation patterns 4.4.3.3 Periods of soil formation 4.5 Discussion 4.5.1 General view of fluvial architectural patterns as basis for interpretations 4.5.2 Fluvial dynamic patterns and possible forcing mechanisms 4.5.3 The role of climate in triggering fluvial dynamics 4.5.4 Supra regional comparison of examined floodplain records 4.5.5 Variability of fluvial dynamics: A matter of sensitivity? 4.5.6 Large-scale consideration of Western Mediterranean fluvial records 4.5.7 Interrelations between North Atlantic sea surface temperature and landscape dynamics on the Iberian Peninsula 4.5.8 Landscape dynamics and corresponding atmospheric conditions 4.6 Conclusion Acknowledgements References 5 Synthesis 5.1 General architectural patterns of examined river floodplains in Spain 5.2 Assessment of influencing factors and their relevance for fluvial dynamics 5.3 Interpretations in terms of palaeo-environmental conditions 5.4 Comparative consideration of the various study areas 5.5 Climate change and implications for fluvial system behavior 5.6 Outlook References / Der westliche Mediterranraum gilt als landschaftlich und klimatisch hochsensible Region, für deren semiaride bis semihumide Gebiete bereits kleinere klimatische Änderungen, aber auch Eingriffe des Menschen, mit weitreichenden Folgen für Umwelt und ökologische Systeme verbunden sein können. Forschungen zum Landschaftswandel nehmen hier vor allem vor dem Hintergrund des derzeitigen Klimawandels einen hohen Stellenwert in den Geowissenschaften ein. Ein wichtiges Anliegen ist dabei, in früheren Landschaftswandeln Muster zu entdecken, welche als Grundlage für Bewertungen zukünftiger Veränderungen dienen können. Für die Rekonstruktion spätquartärer Umweltbedingungen kommt fluvialen Sedimenten eine besondere Rolle zu. Wie kein anderes Archiv spiegeln fluviale Sedimentabfolgen Landschaftszustände und -entwicklung auf regionaler Ebene wieder. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass fluviale Dynamik mit allen inbegriffenen Prozessen auf polykausalen Zusammenhängen beruht und somit eine Vielzahl an Faktoren, wie klimatische Verhältnisse und Vegetationsentwicklung, menschliche Einflussnahme oder tektonische Aktivität Ausdruck in fluvialer Dynamik finden. Von feuchten atlantischen Luftmassen geprägte Gebiete nehmen etwa 70 % der Fläche der Iberischen Halbinsel ein, allerdings besteht hier eine erhebliche Forschungslücke im Bereich der Analyse fluvialer Archive. Diesem Umstand soll in vorliegender Dissertation in Form einer systematischen Aufarbeitung der fluvialen Sedimentabfolgen zweier Flusssysteme in Zentralspanien (Rio Jarama), sowie in SW-Spanien (Rio Guadalete) Rechnung getragen werden. Für ergänzende Betrachtungen werden dabei erste Befunde zur stratigraphischen Gliederung des Guadalquivir-Mittellaufes in S-Spanien herangezogen. Ziel der Arbeiten ist es zunächst über umfangreiche Aufnahmen und Dokumentationen von Sedimentprofilen ein belastbares Standardprofil für jedes Flusssystem zu erarbeiten und dieses hinsichtlich der Aussagekraft in Bezug auf Paläoumweltbedingungen und vor allem -wandeln zu prüfen. Neben der möglichen Reaktion fluvialer Systeme auf klimatische Änderungen, stehen dabei vor allem auch Beziehungsgeflechte zu anderen Einflussfaktoren im Vordergrund. Anhand eines überregionalen Vergleichs soll eine mögliche Kopplung fluvialmorphologischer Systeme an großräumige Klimafluktuationen untersucht werden, zudem soll weiteren Themenkomplexen, wie der Konnektivität verschiedener Systeme oder unterschiedlichen Reaktionszeiten und -geschwindigkeiten nachgegangen werden. Grundlage für diese Betrachtungen bilden dabei aus zahlreichen Geländeaufnahmen resultierende Profilaufnahmen, sowie Ergebnisse geoelektrischer Messungen und Bohrsondierungen. Stratigraphische Arbeiten belaufen sich zunächst auf die Untergliederung verschiedener Sedimenteinheiten, die Ausweisung von Bodenhorizonten, sowie die Korrelation einzelner Schichten und Horizonte über unterschiedliche Profile hinweg anhand charakteristischer sedimentologischer und pedogenetischer Merkmale. Nachfolgende bodenchemische und sedimentologische Laboruntersuchungen an ausgewählten Profilen sollen über die Bestimmung von Korngrößenverhältnissen, Gehalten an organischem Kohlenstoff, Kalk- und Eisengehalten, sowie der magnetischen Suszeptibilität die Geländebefunde stützen und in unklaren Fällen eine Unterscheidung von Böden und Bodensedimenten erleichtern. Die zeitliche Auflösung der Sedimentabfolgen soll über Radiokarbondatierungen realisiert werden, mit dem letztendlichen Ziel, eine detaillierte fluviale Sedimentationsgeschichte für das Spätquartär zu erarbeiten. In einem weiteren Schritt werden begleitend zu einer detaillierten Einzugsgebietscharakteristik die chronostratigraphischen Befunde einem intensiven Vergleich mit in der Literatur verfügbaren Studien an Sekundärarchiven zugeführt, um Beziehungsgeflechte zwischen fluvialer Dynamik und verschiedenen Einflussfaktoren aufzudecken. Im Rahmen dieser Dissertation konnten zunächst 36 Profilaufschlüsse detailliert bearbeitet und zudem 13 Rammkernsondierungen in Flussauenpositionen abgeteuft werden. Für den chronologischen Rahmen wurden 70 Radiokohlenstoffproben datiert. Die Ergebnisse zeigen ein deutliches Muster von Sedimentationsphasen und Zeiten der Stabilität mit einhergehender Bodenbildung für jedes Flusseinzugsgebiet. Dabei konnte die Sedimentationsgeschichte der Flusssysteme Rio Guadalete und Rio Guadalquivir für die letzten 15.000 Jahre und des Rio Jarama für die letzten 43 ka rekonstruiert werden. Dank der Fülle an verfügbaren Studien an terrestrischen Vergleichsarchiven mit klima- und umweltrelevantem Bezug war es möglich, den Einfluss der unterschiedlichen Parameter Klima, Vegetation, Mensch und Tektonik, bzw. Erosionsbasis auf die fluviale Sedimentationsdynamik zu prüfen. So zeigte sich, dass vor allem rasche Klimaänderungen in der Lage waren die Mobilisierung von Sedimenten im Einzugsgebiet und deren Ablagerung in den Flussauen zu initiieren. Dahingegen bewirkten anhaltende klimatische Gunstphasen eine Stabilisierung mit einhergehender Bodenbildung, wie für die Zeiträume zwischen 13.3 und 12.7 ka, 7 und 5.1 ka, 2.8 und 2.3 ka, 1.4 und 1.2 ka, sowie 0.8 und 0.5 ka cal. BP für sämtliche Flusssysteme zu verzeichnen ist. Perioden verstärkter Sedimentation folgten in der Regel Phasen klimatischer Aridifizierung, welche über eine Schwächung der Vegetationsbedeckung und Akzentuierung des hydrologischen Abflussregimes in der Lage waren auf das fluviale System Einfluss zu nehmen. Entsprechende Muster konnten für die Zeiträume zwischen 8 und 7 ka, 5 und 3.8 ka, 2.2 und 1.5 ka, sowie um 1 ka als auch 0.4 ka cal. BP dokumentiert werden. Dem überregional wirksamen Einfluss des Faktors Klima steht jedoch eine starke landschaftsgeschichtliche Individualität der verschiedenen Regionen gegenüber, welche in weiteren, regional begrenzten Phasen fluvialer Aktivität zum Ausdruck kommt. Ausschlaggebend sind hier neben der Ausbildung regionaler Klimaunterschiede unter Anderem tektonische Verstellungen, welche für das in Zentralspanien gelegene System des Rio Jarama belegt werden konnten, oder spätpleistozäne und holozäne Meeresspiegelschwankungen, welche sich vor allem auf die fluviale Dynamik im Unterlauf des in SW-Spanien gelegenen Rio Guadalete auswirkten. Desweiteren können Unterschiede in Reaktionsdauer und -geschwindigkeit fluvialer Systeme mit variierendem Puffervermögen der Flusseinzugsgebiete gegenüber äußeren Einflüssen erklärt werden. Das intensivierte Wirken des Menschen im Spätholozän führte allem Anschein nach zu einer Verstärkung der Wirkung klimatischer Impulse, wobei sich klare Evidenzen für eine Beteiligung des Menschen an der Sedimentmobilisierung erkennen lassen, der Umfang des Einflusses des Menschen aber in der Regel nicht klar von dem des Klimas zu trennen ist.:1 Introduction 1.1 Relevance of fluvial records in the context of climate change and landscape evolution in the Western Mediterranean 1.2 Environmental significance of fluvial deposits 1.3 Objectives and methodological approach 2 Late Quaternary fluvial dynamics of the Jarama River 2.1 Introduction 2.2 Study area 2.2.1 Geological and tectonic background 2.2.2 Geomorphological setting of the Jarama valley 2.3 Methods 2.4 Fluvial architecture and characteristics of the sedimentary units 2.4.1 Sequence 1 – Late Pleistocene 2.4.2 Sequence 2 – Early to Mid-Holocene 2.4.3 Sequence 3 – Mid-Holocene to Roman period 2.4.4 Sequence 4 – Little Ice Age 2.5 Interpretation - Stages of floodplain development 2.5.1 Extensive aggradations during Marine Isotope Stage (MIS) 3 2.5.2 Increased fluvial activity in the course of the Last Glacial Maximum (LGM) 2.5.3 Sand deposits (Unit 3) at the end of MIS 2 2.5.4 Younger Dryas and Early to Mid-Holocene sedimentation 2.5.5 Mid-Holocene warm period and climatic collapse 2.5.6 Highly dynamic floodplain aggradations and 3.0 ka-aridity crisis 2.5.7 Extensive sand deposition at 2.8 ka BP and following floodplain stability 2.5.8 Flood loam accumulation during the Roman epoch 2.5.9 Alternating flood loam accumulation and soil formation during the Medieval period 2.5.10 Accentuated fluvial dynamics during the Little Ice Age and recent flooding 2.6 Human influence versus climatic control factors 2.7 Significance of fluvial records in a spatial context 2.8 Conclusion 3 Late Pleistocene and Holocene fluvial dynamics of the lower Guadalete River 3.1 Introduction 3.2 Study area 3.3 Methods 3.4 Stratigraphic findings and sedimentation patterns within the Guadalete valley 3.4.1 Upper downstream section 3.4.1.1 Late Pleistocene sediments 3.4.1.2 Mid-Holocene sediments (5000 - 2000 cal. a BP) 3.4.1.3 Late Holocene sediments (<2000 cal. a BP) 3.4.1.4 Composite profile 3.4.2 Lower downstream section close to the estuary 3.4.2.1 Early Holocene sediments (~10000 - 8000 cal. a BP) 3.4.2.2 Mid- to late-Holocene sediments (<8000 cal. a BP) 3.5 Interpretation – Floodplain evolution and the influencing factors 3.5.1 Stages of floodplain evolution 3.5.1.1 Late Pleistocene dynamics (SU-1 to SU-3) 3.5.1.2 Early Holocene dynamics (SU-4 to SU-7) 3.5.1.3 Mid-Holocene dynamics (SU-8) 3.5.1.4 Mid-Holocene aridity collapse (SU-9a to SU-9c) 3.5.1.5 Late Holocene dynamics (SU-10 to SU-12) 3.5.1.6 Increased dynamics during the Little Ice Age (LIA) (SU-13a to SU-14) 3.6 Conclusion 4 Western Mediterranean environmental changes 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.2.1 Jarama River 4.2.2 Guadalete River 4.2.3 Guadalquivir River 4.3 Methods 4.4 Results 4.4.1 Stratigraphic findings of the Jarama River 4.4.1.1 Fluvial architecture 4.4.1.2 Sedimentation patterns 4.4.1.3 Periods of soil formation 4.4.2 Stratigraphic findings of the Guadalete River 4.4.2.1 Fluvial architecture 4.4.2.2 Sedimentation patterns 4.4.2.3 Periods of soil formation 4.4.3 Stratigraphic findings of the Guadalquivir River 4.4.3.1 Fluvial architecture 4.4.3.2 Sedimentation patterns 4.4.3.3 Periods of soil formation 4.5 Discussion 4.5.1 General view of fluvial architectural patterns as basis for interpretations 4.5.2 Fluvial dynamic patterns and possible forcing mechanisms 4.5.3 The role of climate in triggering fluvial dynamics 4.5.4 Supra regional comparison of examined floodplain records 4.5.5 Variability of fluvial dynamics: A matter of sensitivity? 4.5.6 Large-scale consideration of Western Mediterranean fluvial records 4.5.7 Interrelations between North Atlantic sea surface temperature and landscape dynamics on the Iberian Peninsula 4.5.8 Landscape dynamics and corresponding atmospheric conditions 4.6 Conclusion Acknowledgements References 5 Synthesis 5.1 General architectural patterns of examined river floodplains in Spain 5.2 Assessment of influencing factors and their relevance for fluvial dynamics 5.3 Interpretations in terms of palaeo-environmental conditions 5.4 Comparative consideration of the various study areas 5.5 Climate change and implications for fluvial system behavior 5.6 Outlook References