Die Erde unter Beobachtung „Sehen, was nicht Verborgen bleiben Darf“ – eine multimediale Story über Die Erdbeobachtungssatelliten des DLR und die informationen, die sie für das Katastrophenmanagement liefern.

Wettervorhersagen, Klimaphänomene – Themen, die uns im Alltag beschäftigen und unser Leben immer stärker bestimmen. Was sind die Aufgaben der Erdbeobachtung? Wie beeinflussen Klimaveränderungen unseren Planeten? Diese Multimedia-Story geht der Frage nach, wie sich die Ergebnisse der Erdbeobachtung im Krisen- und Katastrophenmanagement einsetzen lassen.

Unseren Planeten erkunden, vermessen und verstehen

Die Beobachtung der Erde und ihrer Ökosysteme aus dem All ist die wohl wichtigste Aufgabe der Raumfahrt. Denn sie ermöglicht es, Veränderungen von Landoberflächen, Meeren und Atmosphäre zu erkennen und Maßnahmen zum Schutz von Umwelt und Klima zu entwickeln. Erdbeobachtungssatelliten verschaffen bei akuten Katastrophen wie etwa Erdbeben, Hochwasser oder Ölpest blitzschnell einen Überblick. Ihre Aufnahmen zeigen das Ausmaß einer Katastrophe und deren Brennpunkte und unterstützen so Hilfsdienste vor Ort. Die Fernerkundung via Satellit ermöglicht die Erstellung digitaler Karten der Erdoberfläche sowie die tägliche Wettervorhersage und sichert damit beispielsweise den Flug- und Schiffsverkehr.

Die satellitengestützte Erdbeobachtung liefert zudem Entscheidungsgrundlagen für internationale Verträge wie etwa zum Schutz der Ozonschicht oder zum Kampf gegen die Erderwärmung. Außerdem hilft sie, die Einhaltung solcher Verträge zu überwachen. Sie stellt Informationen für amtliche Stellen bereit, ermöglicht Biotopkartierungen, hilft bei der Optimierung landwirtschaftlicher Subventionen und bei der Planung von Mobilfunksystemen. Und das sind nur wenige Beispiele einer großen Palette von Anwendungen.

Schwerpunkte des deutschen Erdbeobachtungs-Programms

Die in Europa aufgebaute Expertise und die eingesetzten Systeme sind aus wissenschaftlicher und technischer Sicht international herausragend. Deutschland trägt hierzu durch Förderung von Anwendungen und Technologie-Entwicklung bei sowie durch eigene Erdbeobachtungssatelliten. Ziele sind:

  • der kontinuierliche Ausbau vorhandener Erdbeobachtungssysteme und damit deutscher Expertise,
  • die Einbindung von Wirtschaftsunternehmen in Erdbeobachtungsmissionen und Dienstleistungen nebst Schaffung moderner Arbeitsplätze,
  • die Entwicklung von Satelliten und Technologien für Aufgaben der Bundesregierung in den Bereichen Meteorologie, Ozeanographie und Umweltbeobachtung,
  • die Weiterentwicklung wissenschaftlicher Methoden der Verarbeitung und Auswertung von Erdbeobachtungs-Daten sowie die Bereitstellung der Ergebnisse,
  • ein kontinuierliches europäisches Erdbeobachtungsprogramm, das die Stärken Deutschlands in der satellitengestützten Erdbeobachtung optimal einbindet.

Wetter und Klima

Der Klimawandel führt zu einer immer stärkeren Häufung extremer Wetterereignisse mit unterschiedlichen regionalen Ausprägungen. Viele Küstenregionen werden immer öfter von Stürmen heimgesucht, die mit starken Regenfällen verbunden sind. Hurrikans und Zyklone sind besondere Ausprägungen dieser Phänomene. Andere Regionen leiden unter immer länger anhaltenden Hitze- und Dürreperioden. Die möglichst präzise Vorhersage des Wetters wird für die Menschen in den betroffenen Regionen immer wichtiger. Zum einen, damit sie frühzeitig vor einem aufziehenden Unwetter gewarnt werden können. Zum anderen aber auch, um mit den gesammelten Daten langfristige Klimatrends validieren und verifizieren zu können.

Was ist dran am Klimawandel?

Der Klimawandel ist kein Zukunftsszenario, sondern Realität. So ist die atmosphärische Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid in den vergangenen 50 Jahren um 25 Prozent und die globale Durchschnittstemperatur um 0,6 Grad Celsius angestiegen. Ursache ist unsere moderne Lebensweise in den Industriegesellschaften: die Verbrennung fossiler Stoffe, die Abholzung von Wäldern und die Massentierhaltung. Treibhausgase in der Atmosphäre vermindern die Abstrahlung von Wärme und führen so zur Temperaturerhöhung. Satelliten ermöglichen es, den Wandel global zu erfassen. Ihre im Weltraum gewonnenen Informationen dienen als Grundlage für politische und gesellschaftliche Entscheidungen mit dem Ziel einer nachhaltigen Entwicklung hier auf der Erde.

Das Deutsche Klimakonsortium (DKK), Dachverband der Klimaforscher in Deutschland, hat in Berlin ein Positionspapier zu den „Perspektiven für die Klimaforschung 2015 bis 2025“ vorgelegt. Das Positionspapier wurde auf Einladung des DKK seit 2013 von über 80 Wissenschaftlern und Experten unter Mitarbeit des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) formuliert und stellt einen Konsens der führenden Klimaforscher und Klimafolgenforscher dar. Es bestimmt drei zentrale Themenfelder, die in den nächsten zehn Jahren im Fokus von Wissenschaft, Gesellschaft und Politik stehen sollten und zu denen die deutsche Forschung wertvolle Beiträge leisten kann. Die drei Themenfelder sind: das Schließen von Lücken im Verständnis des Klimasystems, der Umgang mit Klimarisiken und die Rolle der Klimaforschung in der demokratischen Gesellschaft, mit dem Ziel, besser zugeschnittene Formen der Politikberatung zu entwickeln.

Das Klima verstehen: Wissenslücken schließen und Projektionen für die Zukunft sicherer machen

Dass sich das Klima der Erde wandelt und Menschen die Hauptverursacher der Erwärmung seit der Mitte des 20. Jahrhunderts sind, ist wissenschaftlich unstrittig. Das DLR leistet dabei zentrale wissenschaftliche Beiträge zur Wirkung des Verkehrs auf das Weltklima. „Wir wollen zukünftig noch besser verstehen, wie die Abgase von Fahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen und Zügen die Zusammensetzung der Atmosphäre und deren Erwärmung beeinflussen“, sagt Prof. Dr. Robert Sausen vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre, der das DLR im DKK vertritt und am Positionspapier mitgewirkt hat. „Dafür untersuchen wir mit Satelliten, Forschungsflugzeugen und Computermodellen, wie sich die Verkehrsemissionen auf die komplexe Atmosphärenchemie auswirken.“

Die grönländische Eisdecke vom Forschungsflugzeug aus gesehen.

Mit Klimarisiken umgehen: Grundlagen für Risikomanagement schaffen

Regierungen, Unternehmen und die Zivilgesellschaft brauchen hinreichend gesichertes Wissen, um sich an den nicht mehr vermeidbaren Klimawandel anzupassen und den Klimawandel gleichzeitig durch tiefgreifende Veränderungen zu begrenzen. Bisher jedoch fehlt ein auf den besten klimawissenschaftlichen Informationen beruhendes Risikomanagement, das es erlaubt, die Vor- und Nachteile von klimapolitischen Entscheidungen besser abzuwägen.

Die Wissenschaftler und Experten machen daher im DKK-Positionspapier Vorschläge, wie besseres Wissen über künftige Klimarisiken erzeugt werden kann. Dafür fordern sie sowohl eine stärkere interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Natur- und Sozialwissenschaftlern als auch eine transdisziplinäre Zusammenarbeit mit Praxispartnern aus Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft.

Ein wolkenfreies Europa.

Wettervorhersagen

Nie zuvor standen uns so viele Wetterdaten zur Verfügung wie heute: Ozonwerte und Pollenflug, Sturm- und Gewitterwarnungen, Segelwetter und Schneehöhen – für jeden Bereich des Alltags gibt es Vorhersagen. In der Schiff- und Luftfahrt können sie Leben retten. Mittlerweile sind Wetterdaten auch ein Wirtschaftsfaktor geworden, etwa für die Planung und den Betrieb von Wind- und Solarkraftwerken. Der überwiegende Anteil stammt mittlerweile von Satelliten.

Basis für jede Wettervorhersage sind die Messwerte eines weltumspannenden Beobachtungsnetzes, bestehend aus Bodenstationen, Schiffen, automatischen Bojen und Verkehrsflugzeugen. Seit dem Start des ersten Wettersatelliten im Jahr 1960 ermöglicht die Weltraumtechnologie die Erweiterung des bewährten terrestrischen Netzes entscheidend: Satelliten liefern auch Daten aus schwer zugänglichen Gebieten, wie Wüsten und Urwäldern oder von der Ozeanoberfläche, und ermöglichen erst dadurch eine fast lückenlose globale Überwachung. Dies vermag kein anderes Beobachtungssystem. Daher arbeitet der im Jahr 1952 gegründete Deutsche Wetterdienst (DWD) bereits seit 1966 mit Satellitendaten.

Satelliten messen die Strahlung der Erde und aus der Atmosphäre in mehreren Frequenzfenstern. Das ermöglicht die Berechnung wetterbestimmender Parameter wie Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit. Satelliten messen zum Beispiel die Temperatur der Erd- und Meeresoberfläche sowie der Wolkenoberflächen und der bodennahen Luftschichten. Und aus der Bewegung der Wolken ermitteln Meteorologen die Windgeschwindigkeit in verschiedenen Höhen.

Amerika ist Vorreiter in der satellitengestützten Wetterbeobachtung und hatte bereits 28 Wettersatelliten gestartet, ehe Europa 1977 mit eigenen geostationären Meteosat-Wettersatelliten nachzog. Geostationäre Satelliten blicken aus rund 36.000 Kilometern Höhe über dem Äquator auf die Erde. Dort benötigen sie für einen Umlauf genau einen Tag. Von der Erde aus gesehen scheinen sie daher fest am Himmel zu stehen, so dass sie stets etwa ein Drittel der Erdkugel im Sichtfeld haben. Drei bis vier Satelliten reichen aus, um die gesamte Erde „im Blick“ zu haben.

Wetterphänomen wie dieser Wirbelsturm lassen sich aus dem Weltraum beobachten – und auf ihre Entstehung hin untersuchen.

Krisen- und Katastrophenmanagement

Nach Naturkatastrophen kann die Erdbeobachtung wichtige Beiträge zur Notfallhilfe und Aufklärung in Form von aktuellen räumlichen Informationen zur Lage im Katastrophengebiet liefern. Zeitnahe Aufnahmen betroffener Gebiete erleichtern Helfern und Nothilfe-Koordinatoren die Arbeit und unterstützen im Anschluss die Schadensanalyse.

Das DLR bringt im Rahmen seiner Mitgliedschaft in der Internationalen Charta „Space and Major Disasters“ Satellitendaten und Expertise ein, um nach Großkatastrophen weltweit satellitengestützte Hilfe bereit zu stellen. Auch im Bereich der Katastrophenvorsorge kann die Erdbeobachtung helfen, etwa um Risiken einzuschätzen, Risikogebiete auszuweisen und Katastrophen wie Dürren, Überflutungen oder Erdrutsche vorherzusagen. Außerdem verbessern satellitengestützte Analysen grundlegende Erkenntnisse, zum Beispiel über tektonische und vulkanische Prozesse und die damit verbundenen Risiken für Mensch und Umwelt.

Ausschnitt aus einem Kartenprodukt zur Aktivierung der "International Charter Space and Major Disasters" anlässlich der Flut von Elbe und Donau im Juni 2013

Space and Major Disasters

Die internationale Charta „Space and Major Disasters“ ist ein internationaler Verbund von Raumfahrtagenturen, der 1999 von der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der französischen Raumfahrtagentur CNES gegründet wurde. Der Verbund stellt nationalen Katastrophenschutzbehörden und Hilfsorganisationen bei Naturkatastrophen oder technischen Großunfällen Daten von Erdbeobachtungssatelliten schnell und unbürokratisch zur Verfügung.

Radarsatelliten liefern Bilder bei Tag und Nacht

Hauptbeitrag des DLR sind Daten der Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X. Diese Satelliten können sehr schnell detaillierte Bilder aufnehmen, unabhängig von Wolken oder Tageslicht. Da in den Radaraufnahmen Wasser- und Landflächen sehr gut voneinander zu unterscheiden sind, eignen sie sich bestens für die Kartierung nach Flutkatastrophen. Auch bei anderen Katastrophenereignissen wie beispielsweise Erdbeben können Informationen von TerraSAR-X hilfreich sein. In einigen Fällen stellt das DLR auch optische Daten der RapidEye-Satelliten zur Verfügung, insbesondere bei Waldbrandkatastrophen oder nach besonders großflächigen Ereignissen, wie dem Tsunami in Japan 2011.

Was passiert im Katastrophenfall?

Jede Aktivierung der Charta beginnt damit, dass am Standort Frascati (Italien) der Europäischen Weltraumorganisation ein Notruf eingeht. Dort wird überprüft, ob es sich bei dem Hilfesuchenden um einen autorisierten Nutzer handelt und ob alle notwendigen Angaben vorliegen. Anschließend wird der „Emergency-on-Call Officer“ (ECO) eingeschaltet. Dieser von den Charta-Mitgliedern im wöchentlichen Wechsel bereit gestellte fachliche Ersthelfer bestellt umgehend geeignete Satellitendaten bei den beteiligten Raumfahrtagenturen. Wenn der ECO seine Arbeit beendet, sind in der Regel erst wenige Stunden seit Eingang des Notrufs vergangen.

Anschließend wird das „Executive Secretariat“ der Charta tätig. Hierbei handelt es sich um eine über den Globus verteilte Gruppe aus Mitarbeitern aller Charta-Organisationen. Dieses Sekretariat prüft, ob der jeweilige Notruf berechtigt und eine Aktivierung der Charta sinnvoll ist. Kommt es zu dem Schluss, dass eine Aktivierung der Charta nicht sinnvoll ist, werden die vom ECO getätigten Datenbestellungen wieder zurück genommen. Die Sekretäre haben also die Aufgabe, die zweckmäßige Verwendung der von den Charta-Mitgliedsagenturen eingebrachten Ressourcen und den gesamten Charta-Betrieb zu überwachen.

Ist die Aktivierung hingegen berechtigt, so wird ein Projektmanager bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird auch auf der Charta-Website über die neue Aktivierung informiert. Der Projektmanager ist das Bindeglied zwischen Raumfahrtagenturen, welche die Daten bereitstellen, und den Hilfesuchenden mit ihren jeweiligen Bedürfnissen. Er stellt sicher, dass die Informationen den Nutzern so zur Verfügung gestellt werden, wie sie benötigt werden: Manche Katastrophenschutzbehörden können beispielsweise Satellitenbilder selbst analysieren, während andere nur fertige Karten verwenden können. Die Aufgabe des Projektmanagers endet im Normalfall nach rund zwei Wochen mit der Schließung der Charta-Aktivierung.

Zentrum für satellitengeschützte Kriseninformation (ZKI)

Das Zentrum für Satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) ist ein Service des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums (DFD) im DLR. Seine Aufgabe ist die Bereitstellung eines 24/7-Service für die schnelle Beschaffung, Aufbereitung und Analyse von Satellitendaten bei Natur- und Umweltkatastrophen, für humanitäre Hilfsaktivitäten und für die zivile Sicherheit weltweit. Die Produkte werden nach den spezifischen Bedürfnissen für nationale und internationale politische Entscheidungsträger, Lagezentren sowie Hilfsorganisationen erstellt und auch der Öffentlichkeit frei zugänglich gemacht.

Mit der weltweiten Zunahme von Naturkatastrophen, humanitären Notlagen und zivilen Gefahrensituationen steigt der Bedarf an zeitnaher Lageinformation und damit auch die Nachfrage nach aktueller, umfassender und flächendeckender humanitärer Kriseninformation. Neben der schnellen Reaktion nach Katastrophen und der Schadensbeurteilung steht besonders die Ableitung von Geoinformation für den Wiederaufbau und die Krisenprävention im Fokus der Arbeiten und Analysen des ZKI.

Das ZKI operiert dabei im nationalen und internationalen Kontext und ist eng mit verschiedenen behördlichen Partnern, Nicht-Regierungsorganisationen sowie Satellitenbetreibern und Weltraumorganisationen vernetzt. Bei seiner Arbeit stützt sich das ZKI auf die breite Expertise in den Bereichen Empfang, Verarbeitung und Analyse von Fernerkundungsdaten innerhalb des DFD, des Erbeobachtungszentrums (EOC) sowie des gesamten DLR und arbeitet eng mit Partnern aus Forschung und Industrie zusammen.

Blick ins Zentrum für Satellitengestützte Kriseninformation des DLR.

ZKI im Katastrophenmanagement

Im Rahmen der unterschiedlichen Phasen vor, während und nach einer Katastrophe leistet das ZKI verschiedene Beiträge für die Rehabilitation und den Wiederaufbau sowie für die Frühwarnung und Gefährdungsabschätzung, insbesondere aber auch für das akute Katastrophenmanagement. Nach einer Katastrophe werden mit Hilfe von Notfallkartierungen die Sofortmaßnahmen vor Ort unterstützt und die Planung und Erfassung des Wiederaufbaus begleitet.

Dabei spielen im Wesentlichen die Karten über das Ausmaß einer Katastrophe (z. B. Überflutungsfläche) sowie die Schadenabschätzung (z. B. betroffene Häuser, Infrastruktur, etc.) eine Rolle. Die Analyseergebnisse fließen wiederum ein in die Erstellung von Verwundbarkeitsstudien sowie die Entwicklung von Frühwarnsystemen für die Katastrophen- und Krisenprävention.

Fallbeispiele

Vulkanausbrüche

Ausbruch des Vulkans Calbuco in Chile

Übersichtskarte (links) sowie Veränderungsanalyse (rechts) des Vulkanausbruchs Calbuco in Chile

Am 22. April 2015 brach im Süden Chiles der Vulkan Calbuco aus, welcher zuletzt vor über 40 Jahren aktiv war. Nach einigen Explosionen bildete sich eine mehrere Kilometer hohe Rauch- und Aschewolke. Die Regierung rief in der betroffenen Region den Notstand aus. Im Umkreis von 20 Kilometern um den Vulkan wurden Tausende Menschen evakuiert. Für dieses Ereignis wurde die Internationale Charta „Space and Major Disasters“ aktiviert, wobei das DLR/ZKI TerraSAR-X- und RapidEye-Daten sowie Kartenprodukte bereitstellte.

In weniger als 24 Stunden gab es zwei aufeinanderfolgende Vulkaneruptionen. Die erste Eruption am 22. April 2015 dauerte über eine Stunde und hinterließ eine 10 km lange Aschewolke. Für die Eruption des Vulkans gab es keinerlei Frühwarnung – über Jahrzehnte war der Vulkan inaktiv und keine Anzeichen für einen Ausbruch waren zu erkennen. Die zweite Eruption fand sieben Stunden später am Morgen des Folgetages statt und Berichten zufolge war dessen Intensität vergleichbar mit der ersten Eruption.

Ausbruch des Vulkans Villarrica in Chile

Situation am 4. März 2015 (links), Veränderungsanalyse (rechts) des Vulkanausbruchs Villarrica

Der 2.800 Meter hohe Villarrica zählt zu den aktivsten Vulkanen Südamerikas. Seit Beginn der Eruption am 3. März wurden mehrere Tonnen Lava und Asche bis zu drei Kilometer hochgeschleudert, wobei die Rauchsäulen in einer Entfernung von 100 km noch sichtbar waren. Rund 3600 Bewohner wurden aus den umliegenden Orten, v.a. aus Pucon und Panguipulli, evakuiert. Bislang habe es keine Opfer gegeben, erklärte der Gouverneur der Region Araucanía. Darüber hinaus stand der Wasserstand der Flüsse unter Beobachtung, weil am Berghang wegen der Hitze viel Schnee schmolz. Weiterhin sind gesundheitliche Beeinträchtigungen durch die Produktion der Vulkanasche wahrscheinlich. Meteorologen zufolge breitet sich die Asche vor allem nach Süden, über entlegene Teile Argentiniens aus.

Für dieses Ereignis wurde die Internationale Charta „Space and Major Disasters“ aktiviert, wobei das DLR/ZKI TerraSAR-X- und RapidEye-Daten bereitstellt.

Tsunami

Erdbeben und Tsunami in Japan

Auswirkungen des Tsunamis in einem Vorher-Nachher-Vergleich

Ein Erdbeben mit Magnitude 8.8 ereignete sich im Nord-Osten von Japan, gefolgt von einer Serie von Nachbeben und Tsunamis. Das Epizentrum des Erdbebens befindet sich in 400 km Entfernung von der Hauptstadt Tokyo in einer Tiefe von 32 km. Das Erdbeben geschah um 14:46 lokaler Zeit (05:46 GMT) am 11. März.

Die am meisten betroffenen Bezirke sind Miyagi, Fukushima, and Iwate. Für die Stadt Sendai wurden starke Schäden gemeldet und ein Tsunami mit einer Höhe von mehr als 10 m traf auf der Küste auf. Der Tsunami riss Häuser, Autos und Schiffe mit sich und Wassermassen reichten weit ins Landesinnere hinein. In mehreren Städten brachen Feuer aus, Atomkraftwerke, Raffinerien, Flughäfen und Teile des Verkehrsnetzwerkes wurden geschlossen bzw. abgeschaltet.

Tsunami in Indonesien, Oktober 2010

Schadenskarte der Insel Sibigau und Küste von Süd-Pagai

Am 25. Oktober löste ein Erdbeben der Stärke 7.7. vor der Küste Sumatras in Indonesien einen Tsunami aus. Die Flutwellen verursachten Schäden an Häusern und Infrastruktur der Küstenregion der Mentawai-Inseln und kosteten über 300 Menschen das Leben.

Das ZKI stellt Referenz- und Schadenskarten im Rahmen der International Charter of Space and Major Disasters zur Verfügung. Die Kartierung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Indonesian National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN).

Folgendes Video (englischsprachig) zeigt, wie bei einem Tsunami Gefahren schnell und sicher begegnet wird.

Humanitäre Krise

Hungersnot in Ostafrika

Situationsanalyse des Flüchtlingscamps in Somalia

In Ostafrika herrscht derzeit die schlimmste Dürre seit 60 Jahren und betrifft allein in Somalia etwa 3,7 Millionen Menschen. Aufgrund der instabilen politischen Lage des Landes gestaltet sich die Verteilung von Hilfsgütern sehr schwierig und führt zur Flucht Tausender aus Somalia in Nachbarländer, unter anderem auch in die Region Dolo Ado in Äthiopien, die bereits etwa 120.000 Flüchtlingen Zuflucht bietet.

Um die Arbeit der Bundsanstalt Technisches Hilfswerk (THW) zu unterstützen, erstellt das ZKI Karten der Region Dolo Ado, die Flüchtlingslager entlang des Flusses Genale zwischen Dolo Ado und Bokol Mayo in Äthiopien zeigen.

Satellitengestützte Notfallkartierungen weltweit.

Krisenbewältigung und Frühwarnsysteme

Überflutungen, Stürme, Erdbeben und Brände – fast jeden Tag ereignet sich irgendwo auf der Erde eine Naturkatastrophe. Humanitäre Krisen, verbunden mit Flüchtlingsströmen wie in Syrien, dem Sudan oder Somalia, schaffen häufig vergleichbare Notsituationen. Satellitendaten werden immer öfter bei der Bewältigung von Katastrophen genutzt. Im Jahr 1999 wurde speziell für solche Zwecke die International Charter „Space and Major Disasters“ ins Leben gerufen. In Deutschland wurde Anfang 2013 das Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) des DLR in den Regelbetrieb für das Bundesministerium des Innern überführt. Außerdem liefern Satellitendaten Wissenschaftlern wichtige Informationen über die Ursachen der Naturereignisse und helfen so, die damit verbundenen Risiken für Mensch und Umwelt zu verstehen und Vorhersagen zu verbessern.

Das Erdbeben vom 11. März 2011 rund 190 Kilometer vor der Japanischen Küste löste eine Flutwelle ungeahnten Ausmaßes aus und zerstörte weite Teile der Ostküste von Honshu. Weit mehr als 300.000 Häuser und Gebäude wurden zerstört, Straßen, Zugstrecken und ganze Landstriche unpassierbar. Etwa 19.000 Menschen kamen bei dieser Katastrophe ums Leben, 390.000 Menschen waren auf der Flucht.

Unmittelbar nach dem Tsunami wurde die International Charter „Space and Major Disasters“ (kurz „Charter“) aktiviert. Satellitenaufnahmen der Charter-Mitgliedsorganisationen dienten den Hilfskräften zur Orientierung in dieser unübersichtlichen Lage und stellten eine bedeutende Grundlage für die Planung und Durchführung von Nothilfemaßnahmen dar. Auch das DLR leistete wichtige Beiträge, indem es innerhalb nur eines Tages aktuelle Aufnahmen von TerraSAR-X und RapidEye zur Verfügung stellte. Das Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) des DLR in Oberpfaffenhofen beteiligte sich außerdem an den notwendigen Kartierungsarbeiten, um den Rettungskräften unmittelbar verwertbare Informationen zu liefern. Seit Oktober 2010 ist das DLR Mitglied in der Charter.

Ereignisse wie das Erdbeben vor Honshu sind auch eine wichtige Gelegenheit für die wissenschaftliche Forschung. Deshalb stellten das DLR und andere Raumfahrtorganisationen nach dem Beben Satellitendaten für wissenschaftliche Untersuchungen im Rahmen der „GEO Geohazard Supersite and Natural Laboratories“-Initiative bereit. Die Idee dabei ist, in tektonisch besonders aktiven Regionen natürliche Laboratorien mit optimaler Datenlage zu schaffen, mit der Forscherteams weltweit arbeiten können.

Die mit Abstand häufigsten Katastrophen sind jedoch meteorologisch bedingt: zum Beispiel Stürme, Hagel, Starkregen, Hitzewellen und Überflutungen. Der finanzielle Schaden eines einzigen Sturms wie „Sandy“, der im Oktober 2012 auch die US-Metropole New York verwüstete, wird vom auf Risikoanalysen spezialisierten Versicherungsdienstleister Eqecat auf rund 15,5 Milliarden US-Dollar geschätzt. Ohne die frühzeitige Warnung vor Extremwetterlagen wären die finanziellen Auswirkungen ungleich höher. Die wetterbedingten Naturkatastrophen werden, bedingt durch den globalen Klimawandel, an Zahl und Intensität weiter zunehmen.

Die wissenschaftliche Analyse von Naturkatastrophen könnte zukünftig auch für Frühwarndienste genutzt werden. Hierfür eignet sich das Verfahren der Radar-Interferometrie. Bei diesem Verfahren beobachtet man ein Gebiet in bestimmten Zeitabständen mehrere Male. Überlagert man die Aufnahmen anschließend im Computer, so werden horizontale und vertikale Bewegungen, die zwischen den Aufnahmen stattgefunden haben, sichtbar. Mit den beiden europäischen Radarsatelliten ERS 1 und 2 hat man diese Technik sehr erfolgreich angewandt. Mit bislang unerreichter Präzision ist eine derartige wissenschaftliche Analyse von Naturkatastrophen mit den beiden deutschen Satelliten TerraSAR-X und TanDEM-X möglich.

Die Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X im Formationsflug.

Durch TerraSAR-X-Daten ließen sich die tektonischen Verschiebungen auf der Insel Haiti bei dem Erdbeben vom 12. Januar 2010 exakt vermessen. Diese Daten fanden Eingang in ein geologisches Modell, mit dem das Risiko für zukünftige Beben und deren Auswirkungen in diesem Gebiet berechnet werden. Vulkanforscher beobachten mit Methoden der Interferometrie bereits seit 1992, wie sich der Ätna rhythmisch hebt und senkt. Dies führt zu einem besseren Verständnis der Vorgänge im Innern des Vulkans, was die Vorhersagemöglichkeit von zukünftigen Ausbrüchen erhöht.

Der Anwendungsbereich der Radar-Interferometrie ist äußerst vielfältig. Er reicht vom millimetergenauen Vermessen des Absinkens der Lagunenstadt Venedig über das Monitoring von Hangrutschungen bis hin zu Aufzeichnungen der Bodenabsenkungen nach den Überflutungen in New Orleans. Auch Senkungsvorgänge im Zusammenhang mit früheren Bergbauaktivitäten können auf diese Weise überwacht werden. In dicht besiedelten Gebieten helfen solche Beobachtungen, Gefahren rechtzeitig zu erkennen und die Bevölkerung zu schützen.

Über das Projekt

Diese Multimedia-Reportage wurde produziert von Johanna Menke unter Verwendung von Text-, Bild- und Videomaterial des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Die Produktion ist Teil eines Praxisprojekts am Studiengang Online-Redakteur an der TH Köln. Die Projektbeiträge wurden mit freundlicher Unterstützung des DLR erarbeitet von Studierenden des Jahrgangs 2015 unter der Leitung von Prof. Dr. Petra Werner und Miriam Schmitz, M.Sc.

Das Projektteam bedankt sich für die Unterstützung durch das DLR.

Bilder und Videos (sofern nicht anders angegeben): DLR, [CC-BY 3.0].

Impressum

Dies ist ein Website-Projekt des Studiengangs Online-Redakteur am Institut für Informationswissenschaft der TH Köln.

Verantwortlich: Prof. Dr. Petra Werner, TH Köln

Postanschrift: Gustav-Heinemann-Ufer 54, 50968 Köln

Hausanschrift: Claudiusstr. 1, 50678 Köln, T: +49 221-8275-3373, info@online-redakteure.com

Die TH Köln (Technische Hochschule Köln) ist eine Körperschaft des Öffentlichen Rechts. Sie wird gesetzlich vertreten durch Prof. Dr. Klaus Becker, geschäftsführendes Präsidiumsmitglied.

Zuständige Aufsichtsbehörde: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, Völklinger Str. 49, 40221 Düsseldorf, T: +49 211-896-04, F: +49 211-896-4555, poststelle@miwf.nrw.de

Umsatzsteuer-Identifikationsnummer gem. § 27a Umsatzsteuergesetz: DE 122653679

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