26.08.2021

Gewässermonitoring aus dem All

Die Nutzung der Daten der Erdbeobachtungssatelliten des europäischen Copernicus-Programms steht im Fokus des Verbundprojekts „Erfassung der Wasserqualität und Wasserflächenausdehnung von Binnengewässern durch Fernerkundung” (BIGFE), das vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)geleitet wird. Für das Monitoring von Küstenbereichen der Nord- und Ostsee werden Fernerkundungsdaten bereits routiniert und erfolgreich eingesetzt. Für die Überwachung von Binnengewässern ist das bislang noch nicht der Fall. Das klassische Monitoring von Binnengewässern gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinie ist bislang mit einem hohen zeitlichen und personellen Aufwand verbunden. Darüber hinaus können die Ergebnisse aus den Untersuchungen vor Ort sowie der Auswertung des Probenmaterials im Labor immer nur einen Ausschnitt und eine kurze Momentaufnahme darstellen. Denn die Messgrößen wie Trübung, Temperatur oder Algenvorkommen können an verschiedenen Stellen eines Sees ganz unterschiedlich ausfallen und sich je nach Wetterlage, Gewässertyp und Einzugsgebiet auch schnell ändern. „Das liegt in den besonderen Eigenschaften von Gewässerökosystemen begründet, die sehr dynamische Systeme darstellen. Bei vielerorts üblicher monatlicher Beprobung können wichtige Episoden wie zum Beispiel Blaualgenblüten einfach übersehen werden. Hinzu kommt die räumliche Heterogenität, die insbesondere die Beurteilung des Zustands mehr als 100 Hektar großer Gewässer schwierig macht, wenn nur einmal in der Mitte des Sees eine Probe genommen wird”, erklärt Projektleiter Dr. Karsten Rinke. Die zusätzliche Nutzung von Fernerkundungsdaten könnte in der Kombination mit klassischen Monitoringmaßnahmen die Aussagekraft zum Gewässerzustand deutlich verbessern. So steuern die Daten aus dem All aktuelle Informationen in höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung bei und ermöglichen schnelle Managementreaktionen, wie es etwa bei einem massenhaften Auftreten von Blaualgen an Badestellen angezeigt ist. Satelliten-basierte Informationen können je nach Typ täglich bis wöchentlich bereitgestellt werden und weisen eine räumliche Auflösung zwischen 10 und 300 Metern auf. Das UFZ arbeitet in dem Projekt mit dem Institut für Hygiene und Umwelt der Hamburger Behörde für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft, dem Institut für Seenforschung der Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg sowie dem Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie zusammen. Gewässerdaten von rund 100 Seen, Talsperren und Unterläufen von Fließgewässern führen die Seenforscher*innen hinsichtlich Wasserqualität und Wasserflächenausdehnung mit Fernerkundungsdaten aus den Jahren 2016 bis 2020 zusammen.