Fernerkundung und Naturkatastrophen - DKKV

Kapitel 7
Fernerkundung und
Naturkatastrophen
Mitherausgeber und Sitzungsleiter:
W. Steinborn

Steinborn 409
Entscheidungshilfe aus dem Weltraum:
Einführung zu „Fernerkundung und Katastrophen“
W. Steinborn
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Raumfahrtmanagement), Bonn
Zusammenfassung
In einer einführenden Übersicht wird mit Beispielen aus in Deutschland und international geförderten Anwendungsprojekten
gezeigt, wie bei vergangenen Katastrophen mit Satellitenfernerkundung eher noch experimentell in der Nachsorge reagiert
wurde. Erst in jüngster Zeit sind Weltraumagenturen wie NASA und ESA, koordiniert durch das globale Komitee der erdbeobachtenden
Weltraumagenturen CEOS, sowie kommerzielle Datenanbieter dabei, sich stärker auf die Bedürfnisse von Anwendern
in Hilfsorganisationen oder Versicherungen einzustellen. Sie entwickeln Hilfen für die Risiko- und Vulnerabilitätskartierung
und Strukturen für raschere Informationsdienste. Eine operationelle Informationsversorgung bleibt Zukunftsaufgabe,
da ein Beobachtungssystem aus einer ausreichenden Zahl von Satelliten für zivile Zwecke nach dem Muster der
Wettervorhersage bislang fehlt. Weiterhin fehlt eine nationale oder europäische Clearingstelle für die Nachnutzung von
Daten.
Abstract
In an introductory review examples are presented how in R&D-approaches in Germany and abroad satellite remote sensing
was applied in past catastrophes rather experimentally and in the aftercare. Only recently space agencies like NASA and
ESA, coordinated within the committee of earth observing agencies CEOS, as well as commercial data suppliers tend to
better orient themselves on needs of humanitarian aid organisations and insurance companies. They develop support tools for
risk and vulnerability mapping and mechanisms for faster information delivery. However an operational service remains a
future goal as long as a system of a sufficient number of civil earth observation satellites like for the weather forecast is
missing. Missing is also a national or European clearinghouse to ensure multiple use of the data.
Einleitung
Ein Maß für die derzeitige Zunahme der Natur- und Technikkatastrophen sind die volkswirtschaftlichen
Schäden, die 100 Mrd. $ jährlich erreichen (Münchener Rück, 2000). Andere Schätzungen sprechen
gar von 10 Mrd. $ wöchentlich (UNEP 2001 und Holland). Auf der anderen Seite gibt es Hinweise,
dass die Todesraten bei Katastrophen weltweit abnehmen (NOAA 1992 und Nussbaum et al.
1996), was weitgehend der verbesserten Vorwarnung, vor allem bei extremen Wetterereignissen und
Vulkanausbrüchen zugeschrieben wird, an der Weltraumtechniken einen verdienstvollen Anteil haben.
Dies lässt hoffen, dass ihr weitere Einsatz auch bei anderen Katastrophenarten zu einer Verringerung
der humanitären und volkswirtschaftlichen Schäden führen kann.
Über den Wert rechtzeitiger Information in allen Phasen einer Katastrophe (Prävention, Krisenmanagement
und Nachsorge), die nach bisheriger Erfahrung mit öffentlicher Information zum größten Teil
Raumbezug hat (Pira, 2000), also Geo-Information ist, gibt es bisher nur wenige Angaben. In einer
Studie für das vom früheren US-Präsidenten Clinton im April 2000 inaugurierte Global Disaster Information
Network (http://www.gdin-international.org/) wird für USA ein Kosten-Nutzen-Verhältnis
zwischen 1:15 und 1:31 über 10 Jahre genannt (Holland). Das führt zu Forderungen, in entspr. politische
Beratungsorgane mehr Methodiker zu berufen (Ecologic 2000 und UN-IDNDR 1998).
Es wird andererseits in Studien zur Bewertung der Erdbeobachtung immer wieder darauf hin gewiesen,
dass die im Weltraum verfügbaren Systeme noch fragmentarisch und experimentell sind, und dass
es im zivilen Nutzungsbereich außer bei der Wettervorhersage an flächendeckenden, operationellen

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7. Fernerkundung und Naturkatastrophen
Infrastrukturen fehlt (UN-IDNDR 1998). Daran hat auch die Durchführung gemeinsamer Konferenzen
zwischen Raumfahrtagenturen und Hilfsorganisationen (FEMA und Deutsches IDNDR-Komitee
1993) bisher nichts geändert. Erreicht wurde allerdings ein gestiegenes Bewusstsein über die Möglichkeiten
der Weltraumtechniken, aus dem heraus sich ein verstärkter Druck in Richtung öffentlicher
und privater Investitionen in diesen Bereich entwickeln könnte. Eine tabellarische Übersicht des Anwendungspotenzials
(Gesellschaft für Angewandte Fernerkung 1995) wurde erarbeitet und nach Modifikation
durch den Autor reproduziert (Eikenberg, 2000).
Auch bei den Raumfahrtagenturen und privaten Anbietern von Weltraumdaten hat zumindest im Bereich
des Bodenbetriebs eine verstärkte Hinwendung auf die Nutzergruppe Zivilschutz/Humanitäre
Hilfe stattgefunden in der Weise, dass die vorhandenen Satelliten bei Notfällen auf deren Aufnahme
programmiert werden und ein vereinfachter, schnellerer und kostengünstigerer Datenzugang für diese
Gruppen geschaffen wurde. Die ESA berichtet, dass von ihrer „Charta“ zum bevorzugten Zugang zu
Daten mehrerer in einer Kooperation organisierten Satelliten (European Space Agency, 2000) von
November 2000 bis April 2001 achtmal Gebrauch gemacht wurde, darunter für die Ölkatastrophe von
Galapagos und die Erdbeben von El Salvador und Bhuj/Indien im Januar, die Ölkatastrophe in Dänemark
und die Saône-Flut im März 2001.
Zwei Anwendungsgebiete sollen im Folgenden wegen besonderer Relevanz für Mitteleuropa oder
besonderer vorangegangener F&E-Arbeiten exemplarisch beleuchtet werden: Überschwemmungen
und Erdbeben bzw. sonstige Landdeformationen.
Anwendungsbeispiel Überschwemmungen
Überschwemmungen sind die häufigsten Naturkatastrophen Mitteleuropas (in Frankreich repräsentieren
sie 75% der versicherten Katastrophenschäden), die immer wieder ihren Tribut fordern. Dem
Hochwasser des Rheins und seiner Nebenflüsse 1993 und 1995 fielen zusammen 42 Menschenleben
und 5.5 Mrd. € an volkswirtschaftlichen Gütern zum Opfer, beim Hochwasser in Osteuropa 1997 (Oder)
waren es 110 Menschen und 5.9 Mrd. € Schaden. In China gab es Überschwemmungen mit mehr
als einer Million Todesopfern (Zahlen der Münchner Rück). Daraus resultiert ein hoher moralischer
und politischer Druck, hier die modernsten verfügbaren Mittel für eine Verbesserung der Situation
einzusetzen.
Typisch für europäische Ereignisse ist die gleichzeitige Betroffenheit mehrerer Länder, da die großen
Flusssysteme grenzüberschreitend sind und somit die Notwendigkeit der Koordinierung der Warn-
und Hilfsmaßnahmen besteht. Dies ist nicht trivial, denn die entspr. Einrichtungen, einschließlich derer,
die für die Erfassung der Datenlage zuständig sind, sind von Land zu Land verschieden organisiert
(zentral/regional, militärisch/zivil, um nur die wesentlichsten Unterschiede zu nennen). Inkompatibilität
von Messdaten wird häufig beklagt (Liebscher et al., 1995). Eine bewertende Studie (Grünewald et
al., 1998) des deutschen IDNDR-Komitees schließt das Kapitel „Hochwasser-Nachrichten- und Meldedienste
im Oder-Einzugsgebiet“ mit den Worten. „Die Analyse des Hochwasserverlaufes weist auf
die unbefriedigende Situation bezüglich der Verfügbarkeit langjähriger und zuverlässiger hydrologischer
Datenreihen hin. Auch zeigten sich Defizite bei den grenzüberschreitenden Informationsflüssen
sowie hinsichtlich der Verfügbarkeit effektiver operativer Hochwasservorhersagesysteme vor allem in
Deutschland“.
Als Reaktion auf die ungenügende Vorrüstung für den Ernstfall wurden von den internationalen
Schutzkommissionen für die mitteleuropäischen Flüsse (Rhein, Mosel/Saar, Maas, Oder) 1998 Aktionspläne
aufgestellt, die eine Verdopplung der Vorhersagezeiträume (z.B. für den Rhein von 24 auf 48
h, die Mosel von 12 auf 24 h) bis 2005 enthalten, sowie eine Reihe von weiteren Präventivmaßnahmen
(z.B. im Fall des Rheins und seiner Zuflüsse bis 2020 (Internationale Kommission zum Schutze des
Rheins 1998): Renaturierung von 11000 Flusskilometern, Reaktivierung von 1000 km² Überflutungsgebiete,
Landwirtschaftsextensivierung auf 3900 km², Naturentwicklung/Aufforstung auf 3500 km²,
Entsiegelung auf 2500 km², technische Wasserrückhaltebecken für 75 Mio km³, Nutzungsrestriktionen

Steinborn 411
im Überschwemmungsgebiet und die Erstellung von Risikokarten). Die geschätzten Kosten von 12
Mrd. € werden in Bezug zu den gefährdeten Vermögenswerten von 1500 Mrd. € gesetzt.
Zur Zeit laufen im europäischen und nationalen Programmen der beteiligten Länder u.a. Forschungsprojekte
zur Umsetzung der Maßnahmen. Dabei kommt auch die satellitengestützte Erdbeobachtung in
Betracht, die angesichts der geschilderten Probleme und Lösungsmaßnahmen an mehreren Stellen
Vorteile bietet:
• Sie kann durch einheitliche Abdeckung großer Gebiete Lücken in bodengebundenen Messnetzen,
z.B. zur aktuellen Bodenbedeckung, Komponenten des Wasserhaushalts wie Strahlungsbudget,
verdunstungsbereite Blattflächen, Bodenfeuchte, Schneedecke, Versiegelungsgrad etc. schließen
und so zur Verbesserung der Vorhersagemodelle beitragen.
• Sie kann als grenzüberschreitend gültiges Messverfahren zur Verbesserung der Datenlage und
Vereinheitlichung der Modelle beitragen (als weiterer Vorteil erweisen sich die etablierten internationalen
Kooperationsstrukturen der Raumfahrt, die auch für die oft regionalen Anwender in der
Hochwasserbekämpfung einen Rahmen bilden können).
• Sie kann mit Bildern der tatsächlichen Hochwasserausdehnung und des zeitlichen Verlaufs (bei
ausreichender Anzahl von Beobachtungssatelliten) zur Verifikation der Modelle und Risikokarten
beitragen.
• Sie bietet sich als objektive Methode sowohl zur Vorbereitung, politischen Begründung und Entscheidungsfindung,
als auch zur Überwachung von Präventivmaßnahmen wie Nutzungseinschränkungen
oder Genehmigungsvorbehalte an.
• Sie dokumentiert aktuelle Bedrohungszustände (z.B. latent wasserverschmutzende Objekte) und
Risiken, sowie eingetretene Schäden im Nachgang.
Zur Ausdehnung der Vorhersagezeiten reicht es selbst bei Überschwemmungen in der Ebene („Plain
Floods“) nicht aus, gemessene (meist mit einem mehr oder weniger dichten Netz von Regenradaren)
Niederschläge in die hydrologischen und hydraulischen Wasserabflussmodelle einzusetzen. Meteorologische
Prognosemodelle, die meist noch keine hinreichende Ortsauflösung haben, müssen angekoppelt
werden (das dichteste Modell des deutschen Wetterdienstes bietet 7x7 km²).
Ein weiterer im Wasserhaushalt wichtiger, aber Messungen nur schwer zugänglicher Parameter ist die
Sättigung des Bodens, die über seine interzeptive Kapazität und damit die zeitliche Entwicklung des
Wasserabflusses entscheidet. Das Rückstreusignal eines abbildenden Radarsensors (SAR) wird von
der dielektrischen Eigenschaft der oberen Bodenschicht bestimmt und sollte daher ein Maß für die
Wassersättigung sein, ist aber von zahlreichen Störungen (Vegetation, Relief) überlagert. Mauser et al.
berichten von erfolgreichen Versuchen, die Bodenfeuchte im Einzugsgebiet eines Flusses großflächig
zu rekonstruieren (Bach et al. 1998 und Fig.1). Diese Fähigkeit, die in einem von DLR geförderten
Projekt mit Namen „INFERNO“ im Neckar- und Moselgebiet weiter untersucht wird, eröffnet große
Potenziale für die Erdbeobachtung in der Hochwasservorhersage, wird aber derzeit stark limitiert
durch die zeitlichen Auflösungsmöglichkeiten solcher Satelliten die bei 35 Tagen liegen (ERS), jedoch
für eine operationelle Anwendung bei 6 Stunden liegen sollten.
Nur in seltenen Ausnahmefällen wurde bisher eine tägliche Abdeckung mit Satellitendaten erreicht, so
z.B. während der deutschen X-SAR-Mission im April 1994, als Saale und Werra eine Sturzflut hatten.
Die Dauer der Oderflut von ca. einem Monat machte es ebenfalls möglich, genügend Satelliten zu
aktivieren (insgesamt wurden Daten von 7 Erdbeobachtungssatelliten erhalten) und eine im Schnitt
tägliche Abdeckung zu erreichen (Steinborn, 1999). Bei der Nachbearbeitung zeigte sich, dass auf der
Basis dieser Bilder eine Verbesserung der Vorhersage möglich gewesen wäre (Fig. 2).
Auch sind für eine Operationalisierung solcher Dienste die Auslieferungs- und Bearbeitungszeiten der
Bilder noch zu lang. Obwohl einige Anbieterfirmen behaupten, für Notfälle ihre Reaktionszeiten gesenkt
zu haben, so z.B. die Kanadische Radarsat auf bis zu 24 Stunden (das schließt die Programmierung
des Satelliten ein), vergingen bei einer kürzlich vom deutschen Auswärtigen Amt ausgelösten
Bestellung im Rahmen der erwähnten ESA-Charta (European Space Agency, 2000) bis zur Ausliefe-

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7. Fernerkundung und Naturkatastrophen
rung von ausgewerteten Szenen der Überschwemmung des sibirischen Flusses Lena 9 Tage, wobei der
Scheitelpunkt der Flut bei Yakutsk vom Satelliten um einen Tag verfehlt wurde.
Eine deutlich erhöhte Zahl von Radarsatelliten, die hier wegen der bei Überschwemmungen üblicherweise
zu durchdringenden Wolkendecke das Mittel der Wahl sind, im Rahmen eines operationellen
Monitoringsystems würde Abhilfe schaffen. In einer am Beispiel eines chinesischen Flusssystems von
1 Mio km² durchgeführten Studie wurden Kosten ermittelt, die wenige % der bei Desastern eingetretenen
materiellen Schäden betragen (H´Kayser-Threde 1996). Solange Satelliten aus Forschungsprogrammen
finanziert werden, werden sie teure Unikate bleiben. Anforderungen an geeignete Systeme
von französischen und deutschen Umwelt- und Zivilschutzorganisationen sollen im Projekt PACTES
untersucht werden (SPOT Magazine 33, 2001).
Erfreulich sind die Nebeneffekte, die von solchen Forschungen ausgehen. Die Weiterentwicklung
flugzeuggetragener Fernerkundungsverfahren (Laser-Scanning, Stereoaufnahme mit digitalen Kameras,
z.B. der digitalen HRSC-Kamera als Spin-off einer Entwicklung zur Kartierung des Mars [Neukum
et al., 2000], Radarinterferometrie) und GIS führten dazu, dass inzwischen von den meisten von
Hochwasser betroffenen Städten dezimetergenaue numerische Höhenmodelle vorhanden sind und
Vorhersagen auf Einzelhausniveau visualisiert werden können. Solche Informationen dienen dem
Bürger für seine zu treffenden Entscheidungen genau so wie Hilfswerken bei der Organisation von
Evakuierungen oder Versicherungen bei der Schadensregulierung (Steinborn 1997, 2000 und Fig. 3).
Anwendungsbeispiel Erdbeben und sonstige Landdeformationen
Zusammen mit Überschwemmungen und Stürmen gehören sie zu den häufigsten Katastrophen der
Erde, die auch in unserer näheren Umgebung immer wieder Tausende Opfer fordern (Erdbeben von
Irpinia/Italien, 1980: 2700, Izmit/Türkei, 1999: 20000) und große Schäden anrichten. Dabei sind auch
die Gefahren früherer Bergwerkstätigkeit nicht außer Acht zu lassen, die Teile Düsseldorfs und des
Ruhrgebiets zu unter Flussniveau sinkenden Poldern macht.
Als vor 10 Jahren im Juli 1991 der erste europäische Radarsatellit, der erste zivile überhaupt, in eine
polare Umlaufbahn geschossen wurde, lag der Schwerpunkt bei der Erzeugung von Oberflächenbildern
häufig bewölkter, also optischer Fernerkundung schwer zugänglicher Landmassen, Ozeane und
Polargebiete, unter Nutzung der Rückstreuintensität des Radarsignals. An die Ausnützung der Wellenphase
des kohärenten Radarlichts zur Generierung weit darüber hinausgehender Informationen über
Topografie und Landbewegung durch Überlagerung der Aufnahmen zweier Überflugzeitpunkte dachte
man erst später. Zu den ersten, die die Möglichkeiten der Interferometrie (Abtasten der Erde unter
zwei Winkeln zur Erzeugung eines mit dem Geländeprofil korrelierten Höhenmusters; heutige Genauigkeiten
liegen unter 10 Metern, z.B. mit der amerikanisch/deutsch/italienischen Shuttle Radar Topography
Mission im Februar 2000), oder ihrer differenziellen Ausprägung (Analyse relativer Landbewegungen
zwischen zwei Zeitpunkten; Genauigkeiten liegen im Millimeterbereich) beschrieben
haben, gehören Hartl (1991) und Massonet (1997).
So werden z.B. die großen Verwerfungen von bis zu 4 Metern, die das Erdbeben der Stärke 7.5 in
Izmit am 17.8.1999 mit sich brachte, sehr genau nachgezeichnet (Fig. 4). Es wurden optische Satelliten-
und Luftaufnahmen in der Nachsorge und bei einer Vulnerabilitätskartierung der Stadt Istanbul
benutzt (Steinborn 2002; Erdik und Swift-Avci 1997). Das auch INSAR genannte Verfahren eignet
sich ebenfalls zur Langzeit-Überwachung Erdbeben-gefährdeter Gebiete. So wird die „Hayward“-
Störung, Hauptzweig des San-Andreas-Störungssystems in Kalifornien, schon seit 1992 beobachtet in
Ergänzung anderer Messtechniken, darunter auch ein GPS-Empfangsnetz. Die INSAR-Messungen
werden benutzt, um Richtung und Amplitude a-seismischer (in Teilen des Grabens in der Größenordnung
von 6 mm/Jahr) und co-seismischer Bewegungen zu bestimmen und zu beurteilen, ob sich dort
größere Spannungen aufbauen (Burgmann 1999).
Die Einsturzunglücke von Lassing 1998, die 10 Bergleuten das Leben kosteten, und von Bochum-
Höntrop Anfang 2000 haben in spektakulärer Weise die Aufmerksamkeit auf Spätfolgen des Bergbaus
gelenkt, die heute von den Betroffenen immer weniger hin genommen werden und daher umso sorg-

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fältiger vorbeugend dokumentiert werden müssen. Auch hierfür wird zunehmend von der INSAR-
Technik Gebrauch gemacht (Spreckels et al., 2001, Wegmüller et al., 2000 und Fig. 5). Eine frühere
Arbeit im schlesischen Kohlenrevier, bei der in einem GIS die Interferogramme des ERS mit topografischen
Karten und Plänen des Untertage-Abbaus überlagert wurden, zeigen deutlich die zeitlichen
Zusammenhänge und lassen die Methode sowohl als Entscheidungsgrundlage für entspr. bergrechtliche
Genehmigungen als auch als Vorwarnung besonders gefährdeter Objekte (Flughäfen, Pipelines
etc.) geeignet erscheinen (Perski und Jura, 1999). Auch Bewegungen und Gefährdungen auf Grund
anderer menschlicher Eingriffe (Wasserentnahme, U-Bahnbau etc.) werden sichtbar. Die ESA hat
einen Bilderdienst eingerichtet, auf dem die jeweiligen Jahreshebungen/-senkungen europäischer Städte
(Hamburg, Frankfurt, Turin, London, Leeds, Newcastle, Toulouse, Barcelona, Moskau, Paris,
Venedig, Innsbruck, Neapel) zu sehen sind (http://earth.esa.int/INSI/).
Für das Fernmonitoring rutschgefährdeter Hänge, Abraumhalden, Lawinen oder Gletscher rücken
SAR und INSAR ebenfalls ins Interesse (Rott und Siegel, 1999).
Weitere Anwendungen / Ausblick
Die dargestellten Beispiele gehörten primär dem Bereich Naturkatastrophen an, wobei die Grenzen
durchaus fließend sind, wie die Bergbauanwendung zeigt. Im Bereich der Technikkatastrophen gäbe
es mindestens ebenso überzeugende Beispiele anzuführen. Erwähnt seien nur die Verfolgung ölverschmutzender
Schiffe und Bohrplattformen auf den Meeren (Wismann, 2000), die Dokumentation der
Explosivstofflagerung vor der Katastrophe in Enschede im Mai 2000 in Luft- und Satellitenbildern,
sonstige Dokumentationsaufgaben wie Ansammlung von Massenvernichtungspotenzialen, Massengräbern
oder Entscheidungsunterstützung bei Flüchtlingsströmen, Verteilung von Hilfsgütern und
Wiederaufbau (Steinborn, 1997/2000). Nicht zu vergessen sind Feuerwarndienste und –
gefährdungskarten (Goldammer). Von großem Dokumentationswert sind die Aufnahmen des
IKONOS-Satelliten mit 1m Auflösung, der Manhattan und das Pentagon am12. und 15.9.2001 überflog,
zu einer Zeit also, als kein Flugzeug aufsteigen durfte, um Lagebilder zu erzeugen (Fig. 6).
Weitere Hinweise auf Datenquellen enthält die Tabelle. Mögen Initiativen wie dieses DKKV-Forum
zur Lösung des Problems der mangelnden zeitlichen Überdeckung mit Beobachtungssatelliten beitragen.
Literatur und Anlagen
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Wegmüller, U., T. Strozzi, Ch. Werner, A. Wiesmann, N. Benecke und V. Spreckels, 2000: Monitoring
of mining-induced surface deformation in the Ruhrgebiet with SAR Interferometry. Proc.
IGARSS’00, Honolulu, 7/2000.
Wismann, V., 2000: Monitoring von Ölverschmutzungen in Küstengewässern mit Radarsatelliten. In:
H. Streuff, D. Urban und W. Steinborn (Hrsg.): Fernerkundung für Umwelt, Natur und Landschaft,
Workshop, Berlin, 1/00, BMU-Publikation, 69-74.
Provider
URL Kurzbeschreibung / Kommentar
DLR http://www.dfd.dlr.de "Intelligent Satellite Image System" (ISIS) bietet aktuelle SFE-
Daten verschiedener Sensoren zum Download.
http://eoweb.dlr.de:8080/servlets/welcome Der "Earth Observation Information Service" des DLR bietet
eine detaillierte Suche nach SFE-Daten. Nachteil: Registrierungspflicht
NOAA http://www.osei.noaa.gov Bietet zu den verschiedensten Naturkatastrophen aktuelle SFE-
Daten. Außerdem gibt es einen täglichen Bericht zu aktuellen
Ereignissen.
http://www.nnic.noaa.gov/GOIN/GOIN.html "Global Observation Information Network" zwischen den USA
(NOAA) und Japan (STA). Dient dem Informationsaustausch.
Die Seite bietet sehr viele weiterführende Links.
USGS http://www.usgs.gov/ Der US Geological Survey bietet vielfältige Informationen zu
verschiedenen Naturkatastrophen und u.a. einen Link zum Earth
Explorer, mit dessen Hilfe sich weltweit passende SFE-Daten
finden lassen. Vorteil: Man kann einzelne Parameter selber
bestimmen.
http://edcwww.cr.usgs.gov/earthshots/slow/ta
bleofcontents
EROS DATA CENTER zeigt u.a. für ausgewählte Gebiete
Zeitreihen von Satellitenaufnahmen.
ESA http://earth.esa.int/ew/ Zeigt zu aktuellen und vergangenen Naturkatastrophen, nach
Kategorien sortiert, SFE-Daten verschiedener Quellen und eine
Kurzbeschreibung. Vorteil: Meist existiert eine Karte, welche
das entsprechende Gebiet eingrenzt.
Eurimage http://www.eurimage.com/ Eurimage bietet zu aktuellen Katastrophen verschiedene Satellitenbilder
von unterschiedlichen Sensoren an. Positiv: Erläuterungen
zu den einzelnen Szenen
Tabelle: Weiter führende Websites (kommentiert von Jana Borgwardt/Uni Bonn).

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7. Fernerkundung und Naturkatastrophen
Fig. 1: Rekonstruktion der Bodenfeuchte im Einzugsgebiet der Ammer vor einem Hochwasser im August
1995 aus dem Rückstreusignal des europäischen Radarsatelliten ERS nach mehreren Korrekturschritten
(Bach et al. 1998). Im weißen Gebiet war die Rekonstruktion wegen Artefakten nicht möglich.
Fig. 2: Radaraufnahme des ERS vom Oderhochwasser um Breslau 1997. Violett: Bett der Oder, Blau:
überschwemmte Flächen infolge von Deichbrüchen.

Steinborn 417
Fig. 3: Simulation der Ausbreitung des Hochwassers vom 31.1.95 für einen rechtsrheinischen Ausschnitt
des Bonner Stadtgebietes bei einem Wasserstand des Pegels Bonn von 9,97 m. Dargestellt ist
die erwartete Ausbreitung der Wasserfläche und zusätzlich im linken unteren Quadranten die Wassertiefe.
Zur Identifikation betroffener Gebäude und Straßenzüge ist ein Ausschnitt der DGK 5 unterlagert.
Ein Vergleich mit der Messung der Wasserlinie ergab optimale Übereinstrimmung (Braun et al.
in Steinborn 1997/2000).

418
(a):
(b):
7. Fernerkundung und Naturkatastrophen
Izmit
Epicenter
Eurasian Plate
The North Anatolian Fault
Anatolian Plate
Fig. 4: Die Plattenverschiebung in Ost-West-Richtung des Erdbebens von Izmit wurde radarinterferometrisch
an Hand von zwei Bildpaaren des europäischen ERS-Satelliten vor und nach dem
Ereignis untersucht. Die Auswertung des GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ) zeigt coseismische
Deformationen des Erdbebens vom 17. August 1999, errechnet aus ERS-SLC Daten mit
Hilfe der INSAR-Technik. Die Interferenzmuster sind ein Maß für die relativen Oberflächenverschiebungen
im Zeitraum zwischen 12.08. und 16.09. entlang der Nordanatolischen Störung in der Nähe
des Epizentrums. Jeder "Fringe" (Farbzyklus) repräsentiert eine Bewegungsänderung von 2.8 cm in
Richtung des Satelliten, die sich aus einer Horizontaldifferenz von 18 cm und/oder einer Vertikaldifferenz
von 3 cm zusammensetzt. Die höchste Dichte der „Fringes“ findet sich erwartungsgemäß in der
Nähe des Epizentrums. Der berechnete Gesamtbetrag der relativen dextralen Verschiebung an den
Plattenrändern liegt dort bei 4 Metern.

(a):
(b):
Steinborn 419
Fig. 5: Bodensenkungen als Bergbaufolge (Beispiel Bochum-Höntrop im Januar 2000) können in
Form von Interferenzmustern mit Radarsatelliten dokumentiert werden. Die Methode arbeitet besonders
gut in Siedlungsgebieten, da störende Überlagerungen durch bewegte Vegetation ausscheiden.
Die ca. 2,5 km breiten Ausschnitte aus dem Ruhrgebiet zeigen eine Absenkung von ca. 11 cm (in Richtung
des beobachtenden Satelliten) innerhalb 71 Tagen im Herbst 1995 und eine weitere, wohl mit
dem Abbaufortschritt Richtung Osten entstandene, von ca. 6 cm im Herbst 1996. Jeder Farbzyklus
entspricht 2.8 cm (Wegmüller et al. 2000).

420
(a):
(b):
7. Fernerkundung und Naturkatastrophen
Fig. 6: Die Aufnahme (a aus http://www.spaceimaging.com) von Manhattan des IKONOS mit 1m
Auflösung aus 680 km Höhe vom 15.9.2001 zeigt die Fähigkeit von Satelliten, selbst bei Ausfall aller
übrigen Möglichkeiten (Flugverbot) Lagebilder zu erzeugen, die beispielsweise bei der Einteilung von
Verkehrsrestriktionen oder Hilfseinsätzen Entscheidungsgrundlagen bieten können (b aus Barnes
2001).