Hochwasserhilfe aus dem All

Bild des Elbehochwassers von Envisat
Bild des Elbehochwassers von Envisat
27 August 2002

Weltraumaufnahmen der Erdoberfläche, wie die der ESA-Umweltsatelliten ERS-2 und Envisat, geben einen großräumigen Überblick über die aktuelle Hochwassersituation, von der weite Teile Mitteleuropas seit August betroffen sind. Sie helfen den Krisenstäben in den Überschwemmungsgebieten bei der strategischen Planung und Bewältigung vielfältigster Maßnahmen des Katastrophenschutzes, von der Kontrolle und Stabilisierung der Dämme, über gezielte Flutungen von Rückhaltebecken bis zur Findung des richtigen Evakuierungszeitpunktes der von der Flut bedrohten Anwohner.

Satellitendaten für das Krisenmanagement

Satelliten nehmen, im Gegensatz zu Luftbildern, die Erde großflächig auf. Darin liegt einer der wesentlichsten Vorteile. Erst der Blick aus dem Kosmos gibt einen realistischen Überblick über die tatsächlich betroffenen Flächen und damit über Ausmaß sowie Zusammenhänge der Katastrophe.

Diesem Vorteil steht im Fall schnell wechselnder Naturerscheinungen ein gewaltiger Nachteil gegenüber: Der Wiederholzyklus. Bei dem europäischen Umweltsatelliten Envisat sind es 35 Tage. Envisat umrundet die Erde in 800 km Höhe auf einer sonnensynchronen polaren, nahezu kreisförmigen, Umlaufbahn. Ein Umlauf des Satelliten dauert rund 100 Minuten. Da sich die Erde unter dem Satelliten hinwegdreht, können zwar die Instrumente nach und nach den gesamten Globus abtasten – und zwar innerhalb von einem bis drei Tagen, je nach Blickfeld der Sensoren. Wenn man aber exakt die gleichen Aufnahmeverhältnisse benötigt, muss man 35 Tage warten.

Durch die großen Öffnungswinkel der meisten Instrumente können aber nahezu alle Gebiete der Erde innerhalb von drei Tagen wieder erfasst werden. Aus diesem Grund müssen zusätzlich zu den Weltraumaufnahmen auch Luftbilder gewonnen werden. Luft- und Satellitenbilder ergänzen sich so in hervorragender Weise. So kann die Fernerkundung der Erde sowohl bei der Kartierung von Risikogebieten als auch bei der Feststellung von Schäden helfen.

Das Zauberwort heißt Allwetterfernerkundung

Da Mitteleuropa häufig unter einer dichten Wolkendecke liegt, ist der Nutzen konventioneller optischer Systeme beschränkt. Sie könnten nur bei schönem Wetter zum Einsatz gelangen. Im Allgemeinen vollziehen sich Unwetter aber nicht bei Sonnenschein und blauem Himmel. Daher sind Radarsysteme gefragt: Sensoren, deren Strahlen zu jeder Zeit und zu allen Wetterbedingungen bis zum Boden dringen, ja oftmals sogar in ihn eindringen können. Sie werden weder von Dunkelheit noch von Wolken in ihrer Aufklärungsarbeit behindert.
Derartige Radarsysteme, die unabhängig von Tageslicht und Wetterverhältnissen rund um die Uhr Bilder gewinnen können, haben die europäischen Umweltsatelliten ERS-2 sowie Envisat an Bord. Sie ermöglichen eine Allwetterfernerkundung.

Envisat besitzt das derzeit modernste System. Das auf der Basis von ERS-2 weiterentwickelte Radaraufzeichnungssystem heißt ASAR, Advanced Synthetic Aperture Radar. Es ist speziell zur globalen wetterunabhängigen Überwachung der Umwelt geeignet, sowohl von Landmassen als auch von Ozeanen sowie Flüssen und Seen. ASAR macht Envisat zu einem unersetzlichen Helfer bei Naturkatastrophen. Hiermit läßt sich das Ausmaß von Überschwemmungen zuverlässig abschätzen.

Die abgebildete ASAR-Radaraufnahme hat Envisat am 19. August, ab 11.30 Uhr MESZ aus 800 km Höhe gemacht. Im Mittelpunkt der Bildszene steht der Verlauf der Elbe zwischen Pillnitz an der südöstlichen Bildgrenze über Dresden, Meißen, Riesa bis zum Bereich Mühlberg/Blumberg an der nordwestlichen Bildgrenze. Die Bodenauflösung beträgt 25 Meter. Zwischen der tschechischen Grenze und der Havelmündung hatte die Elbe am 19./20. August eine Gesamtfläche von 592 Quadratkilometern überschwemmt, davon entfielen allein auf das Bundesland Sachsen-Anhalt 480 Quadratkilometer.
Flächen gleicher Intensität erhielten die gleiche Farbe. Dabei wurde die Farbkomposition so gewählt, dass das Radarbild weitestgehend realistisch wirkt. Die überschwemmten Gebiete entlang der Elbe sind in Blau wiedergegeben. Dabei gilt als Faustformel: Je mächtiger die Wasserschicht, desto dunkler erscheint das Blau (bis schwarzblau). Besonders beeindruckend sind die nördlich Riesa sichtbaren großflächigen Überflutungsbereiche der stark mäandrierenden Elbe in unterschiedlichen Blautönen. Vegetationsflächen erscheinen grün, abgeerntete Flächen rötlich. Beiderseits des Flusses sind große Vegetationsareale bläulich verfärbt, ein Hinweis auf Flächen mit hohem Grundwasserspiegel oder Oberflächenwasser.
Die Überschwemmungsgebiete im Raum Dresden heben sich deutlich von den gelb-rötlichen Siedlungsarealen ab. Sie dokumentieren das erschreckende Ausmaß des höchsten Elbestandes aller Zeiten. Da derartige Extremwerte auch in Zukunft erreicht und übertroffen werden können, müssen die Städteplaner entsprechende Schutzmaßnahmen treffen. Dies wird im Fall von Elbflorenz angesichts der flussnahen dichten Siedlungskerne mit den alten Kulturgütern nicht leicht sein.

Verbesserung der Vorhersagemodelle

Seit Beginn der Überflutung sammeln die ESA sowie das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Satellitendaten. Sie stellen sie den betroffenen Behörden und Lagezentren zum aktuellen Krisenmanagement zur Verfügung.

Die Bilder dienen zugleich dem zukünftigen Krisenmanagement. Es gilt in den kommenden Jahren und Jahrzehnten bauliche Konsequenzen zu treffen (Siedlungen, Fluss, Rückhaltebecken usw. usf.), um die Schäden kommender Überschwemmungen wirkungsvoll zu begrenzen.

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