SAMOSEE-BW: Satellitenbasiertes Monitoring von Seen in BW

Mit der nun veröffentlichten Broschüre „Satellitenbasiertes Monitoring von Stehgewässern in Baden-Württemberg“ (SAMOSEE-BW) gibt das Institut für Seenforschung der LUBW Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg erstmals wissenschaftlich interessierten Bürgerinnen und Bürgern einen detaillierten Einblick in das Leuchtturmprojekt.

„Wir sind stolz auf das Leuchtturmprojekt SAMOSEE-BW. Es ist Teil der Digitalisierungsstrategie des Landes Baden-Württemberg für das Handlungsfeld „Smarte Umweltdaten“, so Werner Altkofer, stellvertretender Präsident der LUBW. „Wir nutzen dafür Daten der Erdbeobachtungssatelliten der europäischen (ESA) und der amerikanischen Weltraumagentur (NASA). Diese haben mit ihren Messsensoren die gesamte Landoberfläche und damit auch die Seen im Blick. Mit diesen Möglichkeiten der Fernerkundung sind neue effektivere Monitoring Konzepte für die Seen Baden-Württembergs möglich“, erläutert der stellvertretende Präsident.

Das Ziel: Wasserqualität mithilfe von Satelliten prüfen

In Baden-Württemberg gibt es 28 Seen mit einer Fläche von mehr als 50 Hektar, die regelmäßig im Zuge der Wasserrahmenrichtlinie der Europäischen Union überwacht werden müssen. Von beson­derer Bedeutung ist der Bodensee, der nicht nur Touristen anzieht, sondern insgesamt rund fünf Millionen Menschen mit Trinkwasser versorgt.

Darüber hinaus gibt es 261 Stehgewässer, die zwischen 10 und 50 Hektar groß sind – und rund 1300 natürliche und künstliche Stehgewässer zwischen einem und zehn Hektar. „Mit den klassischen Methoden der Probenahmen ist ihre kontinuierliche Überwachung kaum möglich. Die Fernerkundung kann künftig Zeit, Arbeit und Geld sparen und es können mehr Seen als bisher in das Gewässermonitoring einbezogen werden. Das ist für den Schutz der Seen als wertvolle Ökosysteme ebenso hilfreich wie für ihre Nutzung beispielsweise für die Freizeitgestaltung“, erläutert Altkofer.

Aus Daten leicht interpretierbare Informationen erstellen

Die Satelliten liefern bei ihren häufigen Überfliegungen eine Flut von Rohdaten. Diese so zu interpretieren, dass sie anschließend in Tabellen, Grafiken und Abbildungen schnell erfassbare Information zur Gewässerqualität liefern, ist eine Herausforderung. Bewertungen und eventuelle Korrektur der Rohdaten sowie spezielle Compu­terprogramme und Arbeitsroutinen sind dafür erforderlich. In den vergangenen zwei Jahren haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des in Langenargen ansässigen Instituts hierfür die Voraussetzungen geschaffen.

Vorrangig werden dabei diejenigen Gewässerqualitätspara­meter berück­sichtigt, die für die Bewertung von Seen ein besonderes Gewicht haben, wie Chlorophyll-a sowie Trübung und Sichttiefe. Auch die Temperatur an der Seeober­fläche wird erfasst. Darüber hinaus sind satellitenbasierte Informationen über die Gewässertrophie von Interesse und Daten, die auf Blaualgen schließen lassen.

Entsprechend liefern künftig einige wesentliche Wasserqualitätsparameter – erfasst per Satellit – erste Informationen über den Zustand der Gewässer in Baden-Württemberg. Falls erforderlich, werden dann weitere detaillierte seenkundliche Untersuchungen durchgeführt.

Grenzen erkennen, einkalkulieren oder überwinden

Überfliegt ein Erdbeobachtungssatellit einen See bei schönem Wetter im Sommer, liefert er hervorragen­de Daten. Im Winter da­gegen sieht es wegen des flach einfallenden Sonnenlichtes schlecht aus. Und auch sonst können Wolken, Dunst und Effekte, etwa an Übergangslinien wie dem Ufer, die Messergebnisse mehr oder weniger stark beeinträchtigen. Dies gilt es bei der Interpretation der Daten zu berücksichtigen. Derzeit werden bei der Fernüberwachung von Gewässern vor allem optische Sensoren eingesetzt, die ein weites Lichtspektrum auswerten. Es gibt aber auch Sensoren, die mit Radarwellen arbeiten oder neuartige „Messaugen“, die sogenannten Hyperspektralsensoren. Sie können künftig weitere wertvolle Informationen liefern und aktuelle Nachteile der optischen Erfassung ausgleichen.

Zukunftsmusik: Die schnelle Risikowarnung

Derzeit dauert es etwa ein Vierteljahr, bis die von den Satelliten gelieferten Messdaten so weiterverarbeitet sind, dass sie alltagstauglich in das Gewässermonitoring der LUBW einflie­ßen können. Dies reicht für den vorsorgenden Gewässer­schutz und die Fragestellungen der praktischen Wasserwirtschaft in der Regel aus. Um ein Warnsystem mit sehr kurzen Reaktionszeiten zu verwirklichen, müssen die entsprechenden Voraussetzungen im Hinblick auf die Prozessierung der Daten, sowohl bei der Hardware als auch der Software, erst noch entwickelt werden. Dies ist eines der nächsten Ziele der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Langenargen.

Ausblick

„Insgesamt zeigt das im Rahmen der Digitalisierungsstrate­gie des Landes durchgeführte Projekt SAMOSEE-BW deut­lich, dass im noch jungen Arbeitsgebiet der Fernerkundung und Verarbeitung digitaler Messdaten viel Innovationspotenzial steckt, das unser ak­tuell bestehendes Umwelt Monitoring sinnvoll ergänzt und erweitert“, sagt Altkofer.

Weitere Details zum Projekt finden Sie in der nun veröffentlichten Broschüre: Satellitenbasiertes Monitoring von Stehgewässern in Baden-Württemberg