Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

Fernerkundung
Die Fernerkundung stellt eine Schlüsseltechnologie für
die Erdbeobachtung dar. Sie trägt entscheidend dazu bei,
den Kostenaufwand für die flächenhafte und multitemporale
Datengewinnung zu minimieren. Sie schafft eine flächenbezogene
Datenbasis für vielfältige Zwecke, die z. B.
in Geoinformationssystemen genutzt werden kann. Am
GFZ Potsdam werden dazu neue Konzepte und Algorithmen
entwickelt, die den raumbezogenen und spektralen
Informationsgehalt unterschiedlicher Satelliten- und Flugzeugsensoren
analysieren. Die methodischen Entwicklungen
orientieren sich im Wesentlichen an den beiden
Schwerpunktthemen Umwelt und Naturgefahren. Die Ergebnisse
finden Eingang in die Arbeiten verschiedener
Großprojekte am GeoForschungsZentrum sowie innerhalb
der Helmholtz-Gemeinschaft und unterstreichen
damit den interdisziplinären Charakter und Nutzen der
Fernerkundung. Neben diesen methodischen Arbeiten bilden
die Machbarkeitsstudie des Hyperspektralsatelliten
EnMAP und zukünftige Einsatzmöglichkeiten dieses Satelliten
einen weiteren Schwerpunkt.
Landdegradation
Rund siebzig Prozent aller Trockengebiete außerhalb der
vollariden Wüsten sind vom Rückgang der Boden- und
Pflanzenbedeckung und damit von einer zunehmenden
Degradation des Landes betroffen. Klimaschwankungen
und nicht nachhaltige menschliche Aktivitäten wie Übernutzung,
Überweidung und Abholzung sind wesentliche
Ursachen für die komplexen Desertifikationsprozesse. In
der 1996 in Kraft getretenen UN-Konvention zur Bekämpfung
der Wüstenbildung (UN Convention to Combat
Desertification UNCCD) wird daher die Notwendigkeit
betont, verstärkt die Prozesse der Landdegradation und
Desertifikation zu erforschen.
Eine Voraussetzung für die Bekämpfung der Desertifikation
ist die genaue Kenntnis über das Ausmaß der degradierten
Gebiete und neuer, potentiell gefährdeter Gebiete.
Die Fernerkundung bietet die Möglichkeit, entsprechendes
thematisches Kartenmaterial im globalen, regionalen
und lokalen Maßstab flächenhaft und kostengünstig
zu liefern. Untersucht wird insbesondere das Potential der
abbildenden Spektroskopie für die Bestimmung von
boden- und vegetationsspezifischen Parametern, die mit
Landdegradationsprozessen verknüpft sind. Derartig
abgeleitete quantitative Parameter können vielfältig, beispielsweise
als Eingangsgrößen für Erosions- und Desertifikationsmodelle
zur Überwachung von Landdegradationsprozessen
eingesetzt werden. Ihre Integration in global
anwendbare Landdegradationsindizes ermöglicht die
Bestimmung des Ausmaßes der Degradation. Daneben
fließen sie in die Gewinnung von Indikatoren für die Charakterisierung
spezifischer Oberflächeneigenschaften in
Bezug auf Wasserzyklus, Erosionsprozesse und die Pflanzenproduktion
in Trockengebieten ein.
Im Rahmen von verschiedenen laufenden Projekten
wurden in zwei Regionen Testgebiete eingerichtet, im
Tagebaugebiet Welzow-Süd bei Cottbus und im Naturpark
Cabo de Gata-Níjar in der Provinz Almeria, Spanien.
Erfassung physikalischer und geochemischer Bodenparameter
Im Rahmen des Projekts „Quantifizierung oberflächennaher
Prozesse zur Charakterisierung von trockenheitsinduzierten
Veränderungen von Bodeneigenschaften, Erosion,
und Wasserhaushalt“ konnte durch die Kombination
von Feld- und Laborexperimenten, Fernerkundungsmethoden
und Modellierungsarbeiten das Prozessverständnis
verbessert und Prognosemethoden weiterentwickelt
werden. Es wurde ein interdisziplinärer Ansatz mit Hilfe
von drei Fachgebieten entwickelt: Fernerkundung, Bodenkunde
(Brandenburg Technische Universität, BTU Cottbus)
und Hydrologiemodellierung (Ingenieurhydrologie,
GFZ Potsdam). Die Methoden sind in einem Areal der
Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft erprobt worden.
Das Studiengebiet umfasst eine 2002 errichtete Rekultivierungsfläche
im Tagebaugebiet Welzow-Süd. Die Fläche
ist vor anthropogenen Einflüssen weitgehend geschützt
und bietet ideale Voraussetzungen für die Untersuchung
von Bodeneigenschaften und Erosionserscheinungen. Die
Fläche von insgesamt 16 ha weist eine deutliche Neigung
in südlicher Richtung auf. Im Wesentlichen befinden sich
drei verschiedene Substrate in dem Gebiet: Tertiärsand im
Norden (sauer, keine Vegetation), Quartärsand im südlichen
Bereich sowie zwei aufgeschüttete Tonhügel mit
ausgeprägtem Vegetationsbestand. Gerade in den Sanden
ergeben sich durch das Fehlen der Vegetation gute Bedingungen,
um Reflektanzmessungen mit Bodenparametern
in Beziehung zu setzen.
Bei Untersuchungen zur Erosion, einem wichtigen Prozess
bei der Entstehung von degradierten Böden, spielt die
Bodenfeuchte, insbesondere deren räumliche Variabilität
eine entscheidende Rolle. Um die Bodenfeuchte für größere
Einzugsgebiete zu messen, bietet sich die Fernerkundung
als Messverfahren an. Mit Feldspektrometern
wurden ausgewählte Bodenparzellen im Untersuchungs-
Abb. 1.70: Reflektanzspektren einer Tertiärsandprobe von
der Rekultivierungsfläche im Tagebau Welzow-Süd. Die
angegebenen Bodenfeuchtewerte wurden gravimetrisch
bestimmt.
Reflectance spectra of tertiary sand samples of the recultivation
zone in the lignite mine Welzow-Süd. The stated
soil moisture values were determined gravimetrically.
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
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