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:

  • Wie können Fernerkundungsdaten aus verschiedenen Quellen kombiniert werden, um Wasser- und Vegetationsparameter maßstabsübergreifend mit Hilfe von physikalischen Modellen und Methoden des maschinellen Lernens abzuleiten?
  • Wie kann die Fernerkundung genutzt werden, um das Prozessverständnis in der Land-Atmosphäre sowie die Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Biodiversität zu verbessern?
  • Was sind die Auswirkungen der Klimaextreme auf Wasserressourcen und Ökosystemfunktionen?
  • Wie können neue Technologien und Algorithmen angewandt werden, um ein Monitoring der Rückkopplungseffekte von Wasser-, Energie- und Kohlenstoffkreisläufen voranzutreiben?
  • Wie kann eine Integration der Fernerkundung mit numerischen Modellen erfolgen, um die Dynamik der Landoberfläche besser zu simulieren?

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.

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