Wasserqualität mit Satelliten prüfen Forscher aus Langenargen haben spezielles System entwickelt

Forscher aus Langenargen haben spezielles System entwickelt
Das Institut für Seenforschung im Yachthafen Langenargen. (Bild: LUBW)
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Redaktion

Langenargen (pr/le) – In Baden-Württemberg gibt es 28 Seen, die regelmäßig im Zuge der Wasserrahmenrichtlinie der Europäischen Union überwacht werden müssen. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Bodensee, der rund fünf Millionen Menschen mit Trinkwasser versorgt. Seenforscher aus Langenargen haben nun ein System entwickelt, mit dem sie Daten aus dem All von den Seen aufarbeiten und auswerten können.

Detaillierte Einblicke

Mit der nun veröffentlichten Broschüre „Satellitenbasiertes Monitoring von Stehgewässern in Baden-Württemberg“ (SAMOSEE-BW) gibt das Institut für Seenforschung der Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg (LUBW) erstmals wissenschaftlich interessierten Bürgern einen detaillierten Einblick in das Leuchtturmprojekt.

Messsensoren haben die gesamte Landoberfläche im Blick

„Wir sind stolz auf das Leuchtturmprojekt SAMOSEE-BW. Es ist Teil der Digitalisierungsstrategie des Landes Baden-Württemberg für das Handlungsfeld „Smarte Umweltdaten“, so Werner Altkofer, stellvertretender Präsident der LUBW. „Wir nutzen dafür Daten der Erdbeobachtungssatelliten der europäischen (ESA) und der amerikanischen Weltraumagentur (NASA). Diese haben mit ihren Messsensoren die gesamte Landoberfläche und damit auch die Seen im Blick.

Fernerkundung spart künftig Zeit, Arbeit und Geld

Neben dem Bodensee und den vielen Seen gibt es in Baden-Württemberg darüber hinaus 261 Stehgewässer, die zwischen 10 und 50 Hektar groß sind – und rund 1300 natürliche und künstliche Stehgewässer. „Mit den klassischen Methoden der Probenahmen ist ihre kontinuierliche Überwachung kaum möglich. Die Fernerkundung kann künftig Zeit, Arbeit und Geld sparen und es können mehr Seen als bisher in das Gewässermonitoring einbezogen werden,“ so Altkofer.

Aus Daten leicht interpretierbare Informationen erstellen

Satellit über der Erde.
Satellit über der Erde. (Bild:dimazel/stock.adobe.com)

Die Satelliten liefern bei ihren häufigen Überfliegungen eine Flut von Rohdaten. Diese so zu interpretieren, dass sie anschließend in Tabellen, Grafiken und Abbildungen schnell erfassbare Information zur Gewässerqualität liefern, ist eine Herausforderung. Bewertungen und eventuelle Korrektur der Rohdaten sowie spezielle Computerprogramme und Arbeitsroutinen sind dafür erforderlich. In den vergangenen zwei Jahren haben die Wissenschaftler aus Langenargen hierfür die Voraussetzungen geschaffen.

Früh erkennen, ob sich Blaualgen bilden

Vorrangig werden dabei diejenigen Gewässerqualitätsparameter berücksichtigt, die für die Bewertung von Seen ein besonderes Gewicht haben, wie Chlorophyll-a sowie Trübung und Sichttiefe. Auch die Temperatur an der Seeoberfläche wird erfasst. Darüber hinaus sind satellitenbasierte Informationen über die Gewässertrophie von Interesse und Daten, die auf Blaualgen schließen lassen.

Wichtiger Wasserqualitätsparameter per Satellit

Entsprechend liefern künftig einige wesentliche Wasserqualitätsparameter – erfasst per Satellit – erste Informationen über den Zustand der Gewässer in Baden-Württemberg. Falls erforderlich, werden dann weitere detaillierte seenkundliche Untersuchungen durchgeführt.

Optische Sensoren sind wichtig

Überfliegt ein Erdbeobachtungssatellit einen See bei schönem Wetter im Sommer, liefert er hervorragende Daten. Im Winter dagegen sieht es wegen des flach einfallenden Sonnenlichtes schlecht aus. Derzeit werden bei der Fernüberwachung von Gewässern vor allem optische Sensoren eingesetzt, die ein weites Lichtspektrum auswerten. Es gibt aber auch Sensoren, die mit Radarwellen arbeiten oder neuartige „Messaugen“, die sogenannten Hyperspektralsensoren. Sie können künftig weitere wertvolle Informationen liefern und aktuelle Nachteile der optischen Erfassung ausgleichen.

Zukunftsmusik: Die schnelle Risikowarnung

Derzeit dauert es etwa ein Vierteljahr, bis die von den Satelliten gelieferten Messdaten so weiterverarbeitet sind, dass sie alltagstauglich in das Gewässermonitoring der LUBW einfließen können. Dies reicht für den vorsorgenden Gewässerschutz und die Fragestellungen der praktischen Wasserwirtschaft in der Regel aus. Um ein Warnsystem mit sehr kurzen Reaktionszeiten zu verwirklichen, müssen die entsprechenden Voraussetzungen im Hinblick auf die Prozessierung der Daten, sowohl bei der Hardware als auch der Software, erst noch entwickelt werden. Dies ist eines der nächsten Ziele der Wissenschaftler in Langenargen.