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Aus dem Weltraum den Pegel von Flüssen bestimmen

Satellitendaten ermöglichen ein flächendeckendes Monitoring großer Flusssysteme. Das zeigt ein Projekt der Technischen Universität München (Tum).

Der Mekong gilt mit seinen mindestens 4.300 Kilometern Länge als Lebensader Südostasiens. Treten dieser gewaltige Fluss und seine Nebenarme über die Ufer, können Millionen Menschen von Überschwemmungen betroffen sein. Nun hat ein Forschungsteam der Tum eine Methode entwickelt, die erstmals ein rein satellitengestütztes Monitoring verzweigter Flussläufe ermöglicht.

Abhängig von der Jahreszeit schwanken die Wasserstände im Mekong-Gebiet, das sich über sechs Länder Südostasiens erstreckt, erheblich. Wie sich extreme Wetterereignisse, etwa anhaltender Starkregen und Dürreperioden, auf den Wasserstand einzelner Bereiche entlang des Flusses auswirken, lässt sich jetzt mit einem neuen Modell errechnen.

Statistisches Modell des Flusssystems

Um das Fließverhalten des verzweigten Flusssystems zu modellieren, verknüpfte Claudia Klüppelberg, Professorin für Mathematische Statistik an der Tum, Satellitendaten statistisch miteinander. Ein Team am Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut an der Tum hatte die rohen Messdaten aus Satellitenmissionen mit eigens dazu entwickelten Algorithmen aufgearbeitet. Das neue Modell ermöglicht es, von Wasserständen, die an bestimmten Punkten gemessen wurden, Rückschlüsse darauf zu ziehen, wie hoch das Wasser an nahezu beliebigen weiteren Punkten des Flusssystems steht.

Wasserstände mithilfe von Satellitendaten ermitteln

Altimeterinstrumente senden Radarwellen von Satelliten zur Erdoberfläche, wo sie von der Wasserfläche zurück in Richtung des Satelliten reflektiert werden. Aus der Laufzeit der Radarwellen kann man die Wasserstände ermitteln. Allerdings geht das nur dort, wo eine Satellitenspur ein Gewässer kreuzt. Die Berechnung des Wasserstands für weitere Punkte ist wichtig für die Wasserversorgung, für hydrologische Analysen und für Fragen der Sicherheit wie mögliche Gefahren durch Überflutung.

Daten aus unterschiedlichen Satellitenmissionen werden verknüpft

Altimetersatelliten überfliegen üblicherweise auf Wiederholbahnen alle zehn bis 35 Tage dieselben Punkte. An diesen Punkten liegen also in regelmäßigen zeitlichen Abständen Informationen über den Wasserstand vor. Die Forscher bezogen in ihre Studie zusätzlich die Beobachtungsdaten eines Sar-Altimetersatelliten ein. Da dieser nicht auf einer Wiederholbahn fliegt, bemisst er einen Punkt am Fluss nur jeweils einmal – allerdings sind die von ihm gemessenen Punkte flächendeckend über das Flusssystem verteilt. Außerdem übertrifft das Sar-Altimeter herkömmliche Systeme hinsichtlich seiner Genauigkeit. Mit dem „Universal Kriging“, einem speziellen statistischen Verfahren, verknüpften die Teams der beiden beteiligten Institute die verschiedenen Satellitendaten miteinander.

Weitere Informationen unter www.tum.de

2824 - Aus dem Weltraum den Pegel von Flüssen bestimmen
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