Integration von in-situ Daten und Fernerkundungsdaten (TERENO)

Die Forschung der GFZ Sektion Fernerkundung innerhalb der Arbeitsgruppe TERENO konzentriert sich auf das Monitoring von Oberflächenparametern, basierend auf der synergetischen Nutzung von bodengestützten in-situ Messungen aus Klima- und Bodenfeuchtemessstationen mit fernerkundungsbasierten Analysen. Dabei steht das Langzeitmonitoring im Fokus.

Wir arbeiten an der Modellierung zur Erfassung von Änderungen der flächenhaften Evapotranspiration in zeitlicher (täglicher) und räumlicher Verteilung (vom Punkt zur Fläche) als einen der Schlüsselparameter in der regionalen hydrologischen und klimatologischen Modellierung. Darüber hinaus werden weiterführende externe Einflussfaktoren der Evapotranspirationsleistung analysiert. Aktuell liegt der Forschungsschwerpunkt in diesem Bereich auf der Erfassung oberflächennaher Bodenfeuchte sowie von Vegetations- und Wasserparametern, abgeleitet aus multitemporalen und multisensoralen Fernerkundungsdaten.

Bodenparameter:

Vegetationsparameter:

  • Vegetationsstatus landwirtschaftlicher Kulturen mit Bezug zu den lokalen Bodeneigenschaften (EORAP)
  • Vegetationsanalysen von Forstgebieten (SenFor)

Wasserparameter:

  • Erfassung von Seespiegeln (ICLEA)

Hauptuntersuchungsgebiet für alle unsere laufenden Forschungen ist das TERENO Observatorium Nordostdeutsches Tiefland (TERENO-NO). Neben den Seespiegelanalysen im Müritz Nationalpark konzentriert sich der Großteil der Forschung auf das Durable Environmental Multidisciplinary Monitoring Information Network – DEMMIN® (53°52’ N; 13°13’E). Dieses Testgebiet wurde ursprünglich durch das DLR Neustrelitz im Jahr 1992 als Kalibrations- und Validationsstandort für fernerkundungsbasiertes Monitoring von landwirtschaftlich geprägten Landschaften installiert. Seit 2011 ist es Teil des Observatiums TERENO-NO. Das Testgebiet liefert im Rahmen der 15-jährigen Laufzeit des TERENO Projektes Langzeitbeobachtungen von Umweltparamatern, welche die Grundlage für das Monitoring des globalen Wandels bilden. Das Testfeld DEMMIN® zeichnet sich durch eine sehr heterogene und intensive landwirtschaftliche Nutzung aus, die durch hoch diverse Bodenverhältnisse glazialer Genese geprägt ist. Die großen Schläge bilden eine optimale Voraussetzung für fernerkundlich basierte Ansätze. Für die Erfassung von offenem Boden stehen nur kurze Zeiträume nach der Saat und nach der Ernte zur Verfügung.

Das ursprünglich existierende Messnetz, bestehend aus 25 Klimastationen, wurde durch das GFZ um 20 weitere Klimastationen sowie 63 Bodenfeuchtestationen unter ackerbaulich genutzten Flächen sowie einen Forschungskran auf einem Forststandort ergänzt. Die 45 m hohe Kranplattform erlaubt die Evaluierung unterschiedlicher Fernerkundungssensoren und Plattformen. Die GPS basierte Kransteuerung ermöglicht die multitemporale Analyse definierter Waldbereiche. Eine Ausstattung des Krans mit hyperspektraler Sensorik ermöglicht beispielsweise die Erfassung von biophysikalischen Parametern des Kronendachs zur Analyse des Zusammenhangs zwischen Photosyntheseleistung und Biomasseentwicklung. Die erfassten Daten aller Standorte werden sowohl mit aktuellen und historischen Fernerkundungsdaten in Verbindung gesetzt, als auch zur Vorbereitung zukünftiger Satellitenmissionen genutzt, wie z.B. EnMAP, dem ersten deutschen hyperspektralen Satelliten.

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Dr. Sibylle Itzerott
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abgeschlossene Projekte