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Projekt "Gewässertemperaturen"

Wassertemperaturdaten benötigt man für viele gewässerkundliche Fragestellungen – z. B. für die Modellierung der Gewässergüte. Sie werden traditionell an Temperatur-Messstellen im Gewässer ermittelt und liegen somit punktuell vor. Für viele Fragestellungen wären jedoch flächenhafte Daten entlang des Gewässers besser geeignet. Sie können per Fernerkundung mit Flugzeug oder Satellit erhoben werden. Bislang fehlen allerdings praxistaugliche Mess- und Auswerteverfahren sowie Angaben zur erreichbaren Genauigkeit.

Das Forschungsprojekt "Gewässertemperaturen" untersucht, inwieweit sich Fernerkundungstechniken zur Messung der Temperatur an Bundeswasserstraßen einsetzen lassen. Linien- oder flächenhafte Temperaturdaten wären für viele Anwendungen nützlich, sei es zur Gewässergüte-Modellierung, zur Bilanzierung des Wärmehaushalts, zur Eisvorhersage oder zur Beurteilung von Wärmeeinleitungen. Die klassischen punktuellen Messungen im Gewässer könnten durch Messungen aus der Luft ergänzt werden und so den Temperaturzustand der Oberfläche eines gesamten Gewässerabschnitts beschreiben.

Am interdisziplinären Projekt "Gewässertemperaturen" arbeiten Wissenschaftler aus verschiedenen Fachbereichen der BfG zusammen. Anhand konkreter praktischer Beispiele werden sie:

  • Vor-Ort-Messungen der Wassertemperatur durch Fernerkundungsverfahren ergänzen
  • Fernerkundungs-Temperaturmessungen auswerten und mit Vor-Ort-Messungen vergleichen
  • Neue Datenquellen zur Temperaturbestimmung aufzeigen und deren Messunsicherheiten und Repräsentativität abschätzen
  • Die Anwendbarkeit fernerkundlich gewonnener Temperaturdaten auf verschiedene Fragestellungen untersuchen und Beispieldatensätze erstellen
  • Fernerkundungs-Temperaturmessungen mit den Ergebnissen numerischer Modelle vergleichen

Während die Temperatur der Meeresoberfläche schon länger per Fernerkundung gemessen wird, gibt es im Küsten- und Binnenbereich noch kein etabliertes Verfahren. Unter anderem ist die im maritimen Bereich oft verwendete Sensor-Auflösung von einem Quadratkilometer zu grob. Aber vor allem besteht grundlegender Forschungsbedarf zu Genauigkeit und Anwendbarkeit der Fernerkundungsdaten.

Welche Fernerkundungs-Plattformen für Temperaturmessungen in Frage kommen, hängt von der Aufgabenstellung ab. Mit Flugzeugen lässt sich der zu untersuchende Gewässerabschnitt zu beliebigen Terminen in hoher Auflösung erfassen. Satellitendaten sind nur zu den feststehenden Überflugterminen verfügbar und ihre Auflösung ist begrenzt. So überfliegt z. B. der Satellit "LANDSAT ETM+" des USGS dasselbe Gebiet alle 16 Tage. Dafür sind Satellitendaten kostengünstiger, da kein extra Messflug notwendig ist. Für kleinere Untersuchungsgebiete wird auch die Datenerfassung mittels unbemannter Fluggeräte (Unmanned aerial systems, UAS) getestet.

Ergebnis einer Thermal-Befliegung: Flusstemperaturen von Rhein und Main an der Mainmündung in MainzErgebnis einer Thermal-Befliegung: Flusstemperaturen von Rhein und Main an der Mainmündung in Mainz Quelle:  BfG

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