Anwendungsentwicklung und Validierung für Permafrostlandschaften und Küstengewässer

Permafrost ist definiert als thermale Bodeneigenschaft und kann so nicht direkt mit optischer, thermaler und Mikrowellen-Fernerkundung gemessen werden. Es gibt aber Oberflächeneigenschaften welche wir aus Fernerkundung ableiten können die indikativ sind, bzw. steuernde Variablen der Prozesse in Permafrost Landschaften darstellen. Die AWI Fernerkundungsgruppe RESPONSE entwickelt die qualitative und quantitative Ableitung von Elementen und Eigenschaften von Vegetation, Oberflächenwasser, Oberflächentemperatur, Oberflächenfeuchte, Oberflächenfrierung, Schnee, Topographie.

Fernerkundung für die struktur- und wasserreichen Permafrostlandschaften und ebenso die Küstengewässerfernerkundung muss sich mit Heterogenität in der Aufnahmefläche und mit den schwierigen Aufnahmegeometrien der hohen Breiten auseinandersetzen. Wir brauchen Experimentelle Fernerkundung, um innovativ die gemessenen Signale und bereits zur Verfügung stehende Satellitenprodukte zu validieren und für spezifische Anwendungen zu optimieren. Die experimentelle Anwendungsentwicklung ist auch Bestandteil der Satellitenmissionsvorbereitung.

i) Goniospektrometrie Tundra, Yamal 2012 (Foto Y. Dvornikov); ii, iii) Spektroradiometrie, arktische Küstengewässer, Sibirien 2009; iv) cDOM Messungen am OSL, St. Petersburg (ii-iv Foto AWI) v) Satellitenprodukt ‚Attenuationstiefe‘, Laptevsee, 2010
  • Wir evaluieren experimentell das am Satelliten gemessene und auf die Oberfläche normalisierte Signal (optische und Mikrowellenprodukte), sowie höhere Produktlevel (z.B. optische Vegetations- und Gewässerfernerkundungsprodukte, Oberflächenfeuchte und –frierung der Mikrowellenfernerkundung). Im Rahmen der HGF-EDA, BMWi-EnMAP, FP7-PAGE21, ESA DUE Permafrost, ESA DUE GlobPermafrost arbeiten wir mit homogenen Messflächen von 30 m x 30 m Ausdehnung, welche ein räumliches Skalieren zum gemessenen Fernerkundungssignal ermöglichen.
  • Buchhorn & Petereit (AWI-Werkstatt) entwickelten ein Transportables Goniospektrometer (AWI-Patent DE10-2011117713.A1) für bi-direktionale Geländespektrometrie (BRDF) in anspruchsvollem Gelände.
  • Wir entwickeln die Operationelle Messung für Coloured Dissolved Organic Matter (cDOM) am Otto Schmidt Labor OSL am Arktisch und Antarktischen Institut AARI in St. Petersburg (RU). cDOM wird als aquatisch-optischer Tracer für terrestrische Organik eingesetzt in Thermokarstseen und arktischen Küstengewässern.
  • In REKLIM evaluieren wir bio- und geophysikalische Modell-Variablen aus Klima-, Landoberflächen- und Permafrost-Modellierung über bio- und geophysikalische Fernerkundungsprodukt-Variablen.