Thematische Anwendungen


Fernerkundung am UFZ wird als Werkzeug verwendet, um konkrete thematisch-getriebene Forschung innerhalb der Themenfelder Boden und Landschaften, Vegetation, Wasser, Biodiversität und Urbanisierung zu unterstützen.

Neben verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen, werden dabei in allen Themenfeldern zahlreiche Sensoren genutzt, Themenfeld-angepasst Ansätze verfolgt und verschiedene global verteillte Untersuchungsgebiete untersucht. Um einen kurzen Überblick darüber zu gewinnen, ist jedes Themenfeld seperat unten aufgeführt und näher erläutert.

Themenfelder
Vegetation

Die weltweit vorhandenen Wälder sind ein Kohlenstoffspeicher und von immenser Bedeutung für die Klimaregulierung. Vor allem Regenwälder spielen eine entscheidende Rolle, da sie den Hauptanteil der Oberirdischen Biomasse darstellen. Bis jetzt speichern diese Wälder mehr Kohlenstoff als sie abgeben (Karbonspeicher), trotzdessen lokal große Heterogenitäten auftreten können. Zusätzlich ist der Einfluss des Klimawandels und der Landnutzungsänderung auf den Kohlenstoffkreislauf in tropischen Regenwäldern ein wichtiges Forschungsfeld.

Ein Ziel besteht darin, die Biomasse dieser Wälder mit der Kombination von Waldmodellen und Fernerkundung abzuschätzen und damit in der Lage zu sein Informationen bereit zu stellen, die für den Kohlenstoffkreislauf relevant sind. Essentiell dabei ist die Analyse und Vorhersage von Biomasse über Skalen hinweg (Upscaling) da, bis heute die Variation von Biomasse innerhalb von wenigen Hektar-großen Gebieten wenig untersucht ist. Speziell für diese Gebiete eignen sich unbemannte Flugobjekte (UAV), da damit repräsentative Waldflächen kosten-effizient und flexibel in raum-zeitlichen Skalen kartiert werden können.

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Biodiversität
Die Bedeutung von Biodiversität (i.e. die Variabilität innerhalb von Spezies, zwischen Spezies und zwischen Ökosystemen) für Ökosystemfunktionen und Prozesse ist jetzt seit mehreren Jahren im Fokus der Wissenschaft. Mit einem weltweit ansteigenden Bevölkerungswachstum, anthropogen beeinflußte Klima- und Landnutzungsänderungen, intensivierter Bedarf und Druck auf natürliche Ressourcen und zunehmenden Einfluss auf nicht-native Spezies bebachten wir momentan eine globale Minderung von Biodiversität. Fernerkunungsbasierte Biodiversitätsforschung am UFZ fokussiert auf (1) großskalige Quantifizierung von Treibern der Globaler Umweltveränderungen wie Klima, Landnutzung und daraus resultierende Effekte auf die Biodiversität und (2) die Vorhersage von Speziesverteilung und Biodiversitätsmuster.

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Wasser
Der Fokus von Fernerkundungsbasierter Wasserforschung am UFZ ist vornehmlich in Richtung von Grundwasser orientiert, da es eine essentielle Ressource in vielen ariden Regionen ist, die mit dem Wasserbedarf für eine wachsende Bevölkerung konfrontiert ist. Gleichzeitig sind Informationen zu Grundwasserfluß, -qualität und -quantität in diesen Gebieten zumeist limitiert und lediglich diskret vorhanden. Das Ziel unserer Forschung ist es dabei, räumlich-kontinuierliche und skalenübergreifende Informationen zum Grundwasserfluß vom Neubildungs-zum Abstromgebiet zu gewinnen, Abflusslokationen (z.B. SGD - submarine groundwater discharge) zu lokalisieren und ihre Quantität mit Hilfe von mulit-temporalen und multi-senoralen Ansätzen abzuleiten.

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Urbanisierung
Urban Flächen besitzen hoch-diverse Strukturen, extrem komplexe Muster und weisen ein dynamisches Verhalten auf. Unsere Forschung in diesem Themenfeld fokussiert auf die nachaltige Stadtentwicklung und konzentriert sich auf urbane Flächen und hierin verankerte Dynamiken in verschiedenen kulturellen Kontexten. Wir beobachten Nachbarschaften, Städte oder städtische Agglomerationen mit einer Vielfalt von Sensoren und raum-zeitlich skalenübergreifend. Analysen zu raum-zeitlichen Mustern erklären die räumliche Heterogenität und basieren auf multi-temporalen luft- und satellitengestützen Bildern. Neben optischen Sensoren sind vor allem LiDAR Daten ein Teil des methodologischen Baukasten, um einzelen Objekte (Gebäude, Bäume, etc.) so genau wie möglich abzubilden.

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