Aerial photo of a river in Argentine. Photo: André Künzelmann/UFZ

Department Remote Sensing (RS)


Die Fernerkundung (eng. = remote sensing) spielt eine Schlüsselrolle bei dem Monitoring der Dynamik der Erdoberfläche. Satellitengestützte und flugzeuggetragene Sensoren haben über jahrzehnte reichhaltige Datensätze auf diversen zeitlichen und räumlichen Skalen erfasst. Neuartige – aus Fernerkundungsdaten mit ausgeklügelten Algorithmen abgeleitetete - Produkte, bieten eine einzigartige Gelegenheit, das Verständnis und die Quantifizierung komplexer Prozesse und ihrer Wechselwirkungen innerhalb des Erdsystems voranzutreiben. Die Integration dieser Produkte mit Erdsystemmodellen ermöglicht genaue Vorhersagen des globalen Wandels (z.B. Landnutzungsveränderungen) und des Klimawandels sowie der Entwicklung von vorbeugenden Maßnahmen und Anpassungsstrategien.

Das Departement Remote Sensing hat langjährige Erfahrung in der Quantifizierung raum-zeitlicher Wasservariabilität und der Energieflüsse in einem sich verändernden Klima sowie in der Untersuchung der Auswirkungen des Klimawandels und der Landnutzungsänderungen auf die Vegetation auf verschiedenen Skalen.

Dies wird unterstützt durch die Entwicklung neuer Produkte auf der Grundlage von optischen, thermalen und Mikrowellen-Satellitenbeobachtungen und die Kopplung dieser Produkte mit hydrologischen und ökologischen Modellen. Darüber hinaus erheben wir auch selbst Fernerkundungsdaten durch luftgestützte (z.B. Drohnen und Flugzeuge) und bodengebundenen Messeinrichtungen. Ausgeklügelte Verarbeitungsketten und multivariate Methoden wurden entwickelt, um zuverlässige Landoberflächenparameter zu gewinnen, die wertvolle Informationen für die Kalibrierung und Validierung von Modellvorhersagen liefern. Folgende Fragen bestimmen unsere Forschung:

  • Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf Wasser-/Energieressourcen und Ökosystemfunktionen?
  • Wie können wir das Prozessverständnis in Land-Atmosphäre- sowie Landnutzungs-Biodiversitäts-Wechselwirkungen mit Fernerkundung verbessern?
  • Wie können wir Wasser- und Vegetationsparameter skalenübergreifend durch die Integration von Multi-Source-Fernerkundungsdaten, physikalischen Modellen und Methoden des maschinellen Lernens quantifizieren?
  • Was sind die Vorteile der Übertragung unseres Fernerkundungs-know-hows zur Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen?

Das Hauptziel des Departments ist die Entwicklung neuartiger Fernerkundungsprodukte zur Erfassung der Dynamik der Landoberfläche, im speziellen Wasser und Vegetation. Dabei werden verschiedenste Monitoring-Techniken in vollem Umfang genutzt werden, die die Beobachtung von Vegetationscharakteristika, Bodenfeuchte und Verdunstungsdynamik auf unterschiedlichen räumlich-zeitlichen Skalen ermöglichen.

Die generierten Produkte auf Basis der etablierten Verarbeitungsketten werden zur Bewertung und Integration mit dem hydrologischen Modellsystem mHM und dem Waldmodell FORMIND eingesetzt und sollen auch eine belastbare Verbindung zu bodengestützten Biodiversitätsabschätzungen ermöglichen. Es ist vorgesehen, eine bessere Vorhersage der Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsänderungen auf die Umwelt zu ermöglichen.

Das Department ist eingebettet in das Remote Sensing Centre for Earth System Research (RSC4Earth, https://rsc4earth.de), das gemeinsam vom UFZ und der Fakultät für Physik und Geowissenschaften der Universität Leipzig gegründet wurde. Ziel ist, die grundlagen- und anwendungsorientierte Fernerkundungsforschung zu stärken. Das RSC umfasst vier Professuren. Sie decken die Themen Boden und Vegetation, Modellierungsansätze in der Fernerkundung, Geo- und Ökosystemanalyse sowie Wasserkreisläufe ab.