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Global Lakes Sentinel Services

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Satelliten überwachen das Wasser der Erde

Die Forscher haben vollständig automatisierte Onlinewerkzeuge entwickelt, um von Satelliten gesammelte Daten in globale Gewässerüberwachungssysteme einzuspeisen.

Industrielle Technologien
Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Die Satelliten Sentinel-2 (S2) und -3 (S3) wurden von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entwickelt, um damit die Auswirkungen des Klimawandels auf Erdsysteme wie etwa Wälder und Seen zu überwachen. Mit der Messung von Parametern wie beispielsweise der Temperaturen von Meeres- und Landoberflächen, Waldbedeckung und Binnenwasserqualität behalten diese Satelliten die Gesundheit der Erde im Blick. Die von der EU finanzierte Initiative GLASS (Global lakes Sentinel services) entwickelte Onlinewerkzeuge und Algorithmen, um aus S2- und S3-Satellitenbildern Informationen zur Überwachung globaler Seen und Wasserspeicher zu entnehmen. Wasserproben können zwar in einem Labor analysiert werden, mit der Fernerkundung kann jedoch eine größere globale Fläche mit hoher Auflösung abgedeckt werden. Zudem überfliegt der Satellit S3 häufig dasselbe geografische Gebiet, so dass Ökologen und Wasserwirtschaftler die Binnengewässer engmaschig überwachen können. Um die große Menge an von S2 und S3 erfassten Daten in nützliche Informationen umzuwandeln, entwickelten die Forscher Algorithmen für Wasserqualität. Zu deren Erprobung sammelte GLASS Daten von verschiedenen Typen von Binnengewässern, deren Farben von klar und blau bis grün und braun changierten. Diese Gewässer reflektieren oder absorbieren das Licht, so dass sie aufgrund ihrer optischen Eigenschaften unterteilt werden können. Die Forscher mussten feststellen, dass ihre Algorithmen nicht in geeigneter Weise die vielen optischen Varianten sämtlicher Gewässer beschreiben. Sie entwickelten daher ein Instrument zur Vorklassifizierung, das es den Nutzern ermöglicht, spezielle Algorithmen für einen See auf Grundlage seines Gewässertyps auszuwählen. Zu Vorführzwecken maßen die Forscher mit ihrem System die optischen Eigenschaften von Gewässern in Estland, Italien, den Niederlanden, Finnland und Schweden. Im Folgenden entwickelten sie Softwarepakete, die es den Nutzern erlauben, verschiedene Gewässertypen per Fernanalyse zu untersuchen, mit denen auf unterschiedliche Weise umgegangen werden muss. Dazu zählen grüne, dicht mit Algen besiedelte Gewässer, tiefe, klare Seen, flache, trübe Gewässer und Klärteiche für Rückstände aus dem Kohlenbergbau. Mit Hilfe der offen zugänglichen Daten, Produkte und Ergebnisse des Projekts werden die Anwender die globalen Wassersysteme besser verstehen und bewirtschaften können. Zudem wird GLASS im Rahmen der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) die Nutzung von Satellitendaten zur Verbesserung der Wasserqualität und zur Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen wie etwa Trinkwasser gestatten. Auf Grundlage der Anwendungsfälle entwickelte GLASS Schulungsunterlagen, die eine neue Generation von Fernerkundungsexperten, Ökologen, Umwelttechnikern und GIS-Experten dabei unterstützen werden, bei der Überwachung der Gewässerqualität mit S2- und S3-OLCI-Daten zu arbeiten.

Schlüsselbegriffe

Satelliten, Gewässerüberwachung, Wasserüberwachung, Seen, Wasserqualität, Fernerkundung, optische Eigenschaften

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