| | Hintergrund
Landkarte des Großraums um den Volvi-See
Am 8. Oktober 2006 wurde die Präfektur Thessaloniki im griechischen Zentralmakedonien von gewaltigen Sturzfluten heimgesucht, die landwirtschaftliche Felder, Gebäude und die Infrastruktur stark beschädigten. Sturzfluten entstehen, wenn in kurzer Zeit (in nur wenigen Stunden) starke Regenfälle niedergehen. Sie zeichnen sich normalerweise durch reißende Ströme aus, die sowohl ländliche als auch Siedlungsgebiete durchfluten und alles mitreißen, was sich im Weg befindet.
Um die Auswirkungen dieser Überschwemmung zu untersuchen, betrachten wir das Gebiet nördlich des Volvi-Sees. Das Gebiet ist Teil einer halbgebirgigen Region, zu dem auch das tektonisch aktive Mygdonia-Becken etwa 60 km östlich der Stadt Thessaloniki gehört. In diesem hauptsächlich von landwirtschaftlichen Feldern gezeichneten Gebiet gibt es mehrere Dörfer.
In dieser Fallstudie wird deutlich, wie die Fernerkundung zur Hochwassererkennung und zum Hochwassermanagement beitragen kann. Wir erfahren, wie Radarsatellitenbilder von vor und nach dem Ereignis eingesetzt werden können, um die betroffenen Gebiete zu ermitteln und Informationen über das Hochwasser zu erhalten.
Erdbeobachtungs-SAR (Synthetic Aperture Radars) sind aktive, seitlich ausgerichtete Radarinstrumente an Bord von Satelliten, die Tag und Nacht Bilder erstellen können. Ihre Wellenlängen ermöglichen es ihnen auch, Wolken, Rauch sowie bestimmte Vegetation zu durchdringen. Optische Systeme hingegen sind meistens nur bei Tageslicht und unter günstigen Wetterbedingungen nützlich. Weitere Informationen zur Radartechnik stehen im entsprechenden Kapitel „Fernerkundung/Fernerkundung vertieft/Radartechnik“ auf Eduspace bereit.
Im Hinblick auf die Gewässerüberwachung ist die Stärke der in einer Radaraufnahme erfassten Signalrückstrahlung von verschiedenen Parametern abhängig. Dazu gehören die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit und die dielektrischen Eigenschaften des Untersuchungsgegenstands.
- Bei glatten Oberflächen kommt es zur Spiegelreflexion und die erfasste Signalrückstrahlung fällt schwach aus. Daraus ergeben sich im Radarbild dunkle Flächen, an denen sich ruhige Gewässer relativ leicht erkennen lassen. Wind und/oder Strömungen erhöhen jedoch die Rauigkeit der Wasseroberfläche und verstärken somit die Rückstrahlung (hellere Grautöne resp. Farben).
- Unter trockenen Bedingungen weisen die meisten natürlichen Materialien eine Dielektrizitätskonstante zwischen 3 und 8 auf. Wasser hat eine hohe Dielektrizitätskonstante (80) – sie ist mindestens zehnmal höher als die trockenen Bodens. Deshalb wirkt sich eine erhöhte Bodenfeuchtigkeit auf die Dielektrizitätskonstante des Bodens aus und führt zu einer stärkeren Rückstrahlung.
In dieser SAR-Aufnahme sehen wir verschiedene Strukturen
In einer SAR-Aufnahme sind Gewässer im Allgemeinen dunkel und sehr feuchte (aber nicht mit Wasser bedeckte) Flächen hell abgebildet. Andere glatte Oberflächen wie zum Beispiel Straßen, Autobahnen und unbebaute Felder werden dunkler dargestellt und Infrastrukturen wie Gebäude, Dörfer und Städte erscheinen sehr hell. Hügel und Berge erscheinen in den Aufnahmen aufgrund der seitlichen Ausrichtung der Radarsysteme verzerrt.
Die Bilder, die wir in den Übungen verwenden, stammen vom ASAR-Sensor an Bord des Satelliten Envisat.
Als Daten für diese Übung stehen uns drei Envisat/ASAR-Aufnahmen mit folgenden Eigenschaften zur Verfügung:
1. Aufnahmedatum: 10.10.2006, absteigend (d.h. auf einem von Norden nach Süden laufenden Orbit, also ein Tag-Orbit), Spur 7, Streifen IS2, d.h. Einfallswinkel (von der Vertikalen) 19,20–26,70°, Raumauflösung (errechnet, systembedingt) etwa 28 m, Pixelgröße (im Bild) 12,5 m.
2. Aufnahmedatum: 25.10.2005, absteigend, Spur 7, Streifen IS2, Einfallswinkel: 19,20–26,70°, Raumauflösung: etwa 28 m, Pixelgröße: 12,5 m
3. Aufnahmedatum: 5.10.2004, absteigend, Spur 7, Streifen IS2, Einfallswinkel: 19,20–26,70°, Raumauflösung: etwa 28 m, Pixelgröße: 12,5 m
|  | Beispiele für Schäden durch das Hochwasser im Oktober 2006 | |
Das erste Bild (10.10.2006) wurde zwei Tage nach der Sturzflut aufgenommen und die beiden anderen Bilder unter trockenen Bedingungen ein Jahr (25.10.2005) bzw. zwei Jahre (5.10.2004) vor dem Ereignis. Wie wir sehen, haben alle ausgewählten Bilder exakt die gleichen technischen Eigenschaften, wodurch eine maximale Übereinstimmung der Aufnahmebedingungen gegeben ist. Die Aufnahmen stammen außerdem aus der gleichen Jahreszeit (Oktober), sodass keine Abweichungen durch unterschiedliche Vegetation entstehen, wie es bei Bildern aus verschiedenen Jahreszeiten der Fall gewesen wäre.
Über das Menü am rechten Rand kann eine Zip-Datei (Thessaloniki.zip) mit allen Bildern heruntergeladen werden.
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