Intelligente Boden- und Weltraumbeobachtungen bieten Schutz vor Erdbeben und Eruptionen
Eine effektive Notfallreaktion hängt, dies wurde bereits häufig unter Beweis gestellt, von präzisen und zeitgerechten Informationen ab. Da die Daten von einer Vielzahl von Beobachtungsquellen wie bspw. Satelliten und Bodensensoren stammen, besteht eine wichtige Herausforderung darin, diese Rohdaten so zu interpretieren, dass hieraus effektive Abschwächungs- oder Notfallreaktionsmaßnahmen abgeleitet werden können. Das APHORISM-Projekt war darauf fokussiert, über die Entwicklung zweier neuer Methoden, welche Erdbeobachtungssatellitendaten von verschiedenen Sensoren mit Bodensensordaten kombinieren, das Krisenmanagement für seismische Aktivitäten und Vulkanausbrüche zu verbessern. Wie Dr. Merucci, eine Leiterin des Projekts, hervorhebt, stellen diese „genauere Schadenskartierungsprodukte bereit, die zur Abschwächung der Auswirkungen auf die Bevölkerung und Infrastrukturen äußerst hilfreich sind.“ Die Schadensbewertung für Erdbeben und Eruptionen verbessern Im Hinblick auf seismische Ereignisse wird mit der Analyse von Satellitendaten zur Verifizierung des Schadensausmaßes an sich kein Neuland betreten. Die Innovation von APHORISM, die „A Priori information for Earthquake“ (APE)-Schadenskartierungsmethodologie, bestand allerdings darin, dass Abbildungen von erkannten Veränderungen mit Situationsinformationen kombiniert werden, die vor dem Ereignis stammen. Diese A-priori-Daten gehen auf die InSAR-Methodik (Interferometric Synthetic Aperture Radar) zurück, bei der Oberflächenbewegungen, von seismologischen Daten abgeleitete Shakemaps sowie Anfälligkeitsbewertungen beobachtet und gemessen werden. Wie Dr. Merucci zusammenfasst, war „der wichtigste Fortschritt die Umsetzung neuer Schadensindikatoren, mit denen die Anfälligkeit urbaner Siedlungen erschlossen werden kann, hierzu zählen beispielsweise Daten zur strukturellen Anfälligkeit von Gebäuden, die völlig unabhängig von Erdbeobachtungsdaten sind.“ Das zweite Ziel von APHORISM war die Entwicklung eines Systems für ein verbessertes Krisenmanagement bei Vulkanausbrüchen. Vulkanausbrüche zählen aufgrund des damit verbundenen Ausstoßes von Gas und Feststoffpartikeln zu den größten natürlichen Umweltverschmutzungsereignissen, mit denen oftmals signifikante Folgen für Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt einhergehen. Zur Verbesserung der Aschedetektion wurde im Zuge von APHORISM das MACE-Verfahren (Multi-platform volcanic Ash Cloud Estimation procedure) entwickelt. As Dr. Merucci erklärt, besteht die Innovation des MACE-Ansatzes darin, „dass das geostationäre Instrument die Geschwindigkeit sowie die räumlichen Auflösung bei der Aschewolkedetektion und -untersuchung vorgibt. Dieses Wissen wird daraufhin mithilfe von zusätzlichen Datensätzen verbessert.“ Diese Datensätze kombinierten neben In-situ-Bodendaten mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung und Erfassungshäufigkeit, die jedoch nur einen begrenzten Bereich abdecken, die regelmäßige und häufige Sammlung von Daten des SEVIRI-Sensors an Bord eines Meteosat-Second-Generation (MSG)-Satelliten in geosynchroner Umlaufbahn (Geosynchronous Earth Orbit, GEO) mit der geringeren Häufigkeit, jedoch höheren Sensitivität von Sensoren in einem niedrigen Erdorbit (Low Earth Orbit, LEO). Zusätzlich wurde ein gängiges Infrarotwärmeverfahren zur Untersuchung der Asche mit Daten aus einem weiter gefassten Spektralbereich kombiniert, der vom sichtbaren bis zum Mikrowellenbereich reicht und die Detektion wurde auf die Berücksichtigung wolkiger und feuchtheißer Bedingungen erweitert. Von Sensoren zu Sentinel-Satelliten Im Anschluss an die Validierung gegenüber relevanten historischen Ereignissen war das Hauptanliegen von APHORISM die Übertragung der Verfahren in einsetzbare Produkte. APE hat zu einem Wahrscheinlichkeitsindikator für die Schadenskartierung (Likelihood Index Damage Map, LIDaM) geführt, bei dem Bilder im Maßstab einzelner Gebäude mit sehr hoher Auflösung sowie Satellitendaten im Gebäudegruppenmaßstab mit mittlerer Auflösung verwendet werden. Laut Forschungskoordinator Dr. Merucci wird LIDaM „eine schnelle Reaktion zur Unterstützung von Rettungskräften sicherstellen, die am stärksten beschädigten Bereiche identifizieren, auf welche die Rettungsaktivitäten konzentriert werden müssen sowie Fehlalarme reduzieren.“ Für den Fall der Aschedetektion sind integrierte Ascheprodukte (Integrated Ash Products, IAPs) erstellt worden, welche die Luftfahrtsicherheit verbessern. Diese betreffen die Generierung von Abbildungen bezüglich Masse, Wirkradius, aerosoloptischer Dicke, Konzentration und Wolkenhöhe. „Diese APHORISM-Produkte können die Palette an Emergency Mapping Services bereichern, insbesondere im Hinblick auf die Sentinel-Satellitenmissionen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), welche das Copernicus-Programm verwirklichen sollen“, fasst Dr. Merucci zusammen. Copernicus ist das weltweit größte Beobachtungsprogramm, das eingerichtet wurde, um Umweltmanagementinformationen im Hinblick auf die meer-, land-, atmosphären-, notfall-, sicherheits- und klimabasierte Entscheidungsfindung bereitzustellen.
Schlüsselbegriffe
APHORISM, Fernerkundung, Risikobewertung, Vulkanausbrüche, seismische Ereignisse, Erdbeben, Vulkanasche, Notfallreaktion, Aschedetektion, Erdbeobachtung, Schadenskartierung
