Earth Observation and Modelling

Operationalisierung von DAS-Indikatoren mit Fernerkundungsdaten (DASIF)

Mit Methoden der Fernerkundung entwickeln wir in diesem Projekt operationelle Verfahren, mit denen das Umweltbundesamt analysieren kann, wie sich DAS-Indikatoren in Deutschland entwickeln.

Das Bundeskabinett beschloss 2008 die Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS). Sie enthält ein Mandat, Indikatoren zu entwickeln, die die zeitliche Entwicklung von (unterstützende) Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel visualisieren und evaluieren können (Response-Indikatoren). Um zu zeigen und zu diskutieren, wie sich der Klimawandel in Deutschland auswirkt wurden in der DAS sog. Impact-Indikatoren entwickelt. Im November 2019 veröffentlichte das Umweltbundesamt (UBA) den aktuellen Monitoringbericht.

Um Response- und Impact-Indikatoren zu berechnen, benötigt das UBA geeignete Datengrundlagen. Die Datengrundlage basiert meist auf klassischen Messverfahren und ist für einige Indikatoren unzureichend. Satellitendaten können diese Datenlücken teilweise schließen. Allerdings müssen erst Verfahren (weiter-)entwickelt werden um aus Satellitendaten die Indikatoren berechnen zu können.

Solche Verfahren untersuchen und entwickeln wir im Projekt DASIF gemeinsam mit dem KMU Brockmann-Consult GmbH aus Hamburg. Die Personen, die im DAS-Monitoring arbeiten, beziehen wir in Workshops und Fachgesprächen eng in die Entwicklung der Verfahren ein, damit diese nach Projektende optimal genutzt werden können. Im Projekt betrachten wir fünf Indiaktoren genauer:

  • Vier ImpactIndikatoren von stehenden Gewässern: Eintritt der Frühjahrsblüte, Vorkommen von Blaualgen in Badegewässern, Wassertemperatur, Dauer der Eisbedeckung
  • Einen ResponseIndikator an Land: Dachbegrünung

 

Die ersten Wochen des Projekts beschäftigen sich intensiv mit den Datenlücken im DAS-Monitoring und den Bedarfen der Fachpersonen. Darauf aufbauend entwickeln wir für jeden Indikator Fallstudien, in denen wir verschiedene Algorithmen und Sensoren der Fernerkundung untersuchen. Die Ergebnisse werden intensiv validiert und daraufhin die Algorithmen gegebenenfalls verändert. In den Fallstudien untersuchen wir außerdem wie die pixelbasierten Ergebnisse am besten zusammengefasst werden, um dann die Indikatoren zu berechnen. Die am besten geeigneten Verfahren operationalisiert dann Brockmann-Consult. Darüber hinaus empfehlen wir am Ende des Projekts weitere Schritte, um DAS-relevante Fragestellungen mit Fernerkundungsdaten und –methoden zu bearbeiten. 

Nach Ende des Projekts kann das UBA die ausgewählten und operationalisierbaren Indikatoren mit Verfahren der Fernerkundung berechnen. So können wir besser erkennen, wie sich Impact-Indikatoren des Klimawandels in Seen entwickeln.

Förderer: Bundesministerium für Umwelt und nukleare Sicherheit / Umweltbundesamt (BMU/UBA)

FKZ: 3719481010

Zeitraum: 1.11.2019 – 31.1.2023

Teil-Projektleitung: Natascha Oppelt

Projektmitarbeiter: Katja Kuhwald

Kooperationspartner: Brockmann-Consult GmbH

Links:

https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/monitoringbericht-2019

www.umweltbundesamt.de

www.brockmann-consult.de

 

Entwicklung eines ferngesteuerten Mess-Plattform zur Kalibrierung und Validierung optischer Fernerkundungsdaten im arktischen Meereis im Rahmen des internationalen arktischen Driftexperimentes MOSAiC

In den letzten Jahrzehnten wurde ein steter Rückgang von Eisfläche, -dicke und Bedeckungszeit in weiten Bereichen des sommerlichen arktischen Meereises beobachtet. Dessen direkte Kopplung mit Veränderungen der sommerlichen Albedo ist dabei unumstritten, aber noch unzureichend untersucht. Das Ziel des Projektes ist das Verständnis der raum-zeitlichen Dynamik von Schmelztümpeln im Feld zu vertiefen. Der Einsatz einer Schwimmplattform ist die einzige Möglichkeit flächenhafte Informationen zu generieren. Diese sind zur Kalibrierung/Validierung von fernerkundungsbasierten Anwendungen essentiell. Traditionell erfordert die Entwicklung von Fernerkundungsanwendungen in situ Daten. Ein durchwaten der Tümpel ist logistisch und zeitlich sehr aufwändig, mitunter gefährlich und zudem invasiv. Der Einsatz einer Schwimmplattform ermöglicht die Erhebung von flächenhaften Daten ohne Betreten. Der Einsatz während der Polarstern Expedition MOSAiC Begleit-Expedition auf dem schwedischen Eisbrecher ODEN sorgt für Ergebung von einzigartigen Daten zur Analyse von Schmelzprozessen während eines kompletten arktischen Sommers. Diese Daten dienen der Entwicklung von Anwendungen, die ein Monitoring während und unabhängig von Expeditionen ermöglichen.

Förderer:                  Prof. Dr. Werner Petersen Stiftung

Projektzeitraum:      10/2019 bis 10/2020

Koordination:            Prof. N. Oppelt

Projektmitarbeiter:   Felix Linhardt

 

Links:

MOSAiC  www.mosaic-observatory.org

Petersen Stiftung:  :www.petersen-stiftung.de