Global WaterPack (GWP)
Wasser ist lebenswichtig. Der Rhythmus des Wassers bestimmt das Wirtschaften des Menschen und formt Ökosysteme. Natürliche Seen, Feuchtgebiete, Überschwemmungsflächen und künstliche Wasserreservoire weisen oftmals eine ausgeprägte Dynamik auf. Die Ausdehnung der Wasserflächen wird dabei im Wesentlichen von Klima, Relief, Landbedeckung und dem Eingriff des Menschen geprägt und kann zum Beispiel in regelmäßige Schwankungen oder langfristige Trends resultieren. Zudem können Extremwetterlagen für plötzliche, großflächige Veränderungen sorgen. Ein umfassendes Wissen über räumlich-zeitliche Muster globaler Wasserflächen ist von großer Bedeutung, um die natürlichen und menschenverursachten Prozesse und deren Auswirkung zu verstehen. Vor diesem Hintergrund ist eine detaillierte Erfassung, Beobachtung und Quantifizierung von Wasserflächen für die Entwicklung wirkungsvoller Nachhaltigkeitsstrategien im Zusammenhang mit Klimawandel und Wassernutzung für das Verstehen natürlicher Prozesse, sowie als Grundlage für politische und planerische Entscheidungen von zentraler Bedeutung.
Beobachtung der Wasserdynamik aus dem All
Ziel des Projektes Global WaterPack (GWP) ist die weltweite Kartierung von Oberflächenwasser für jeden einzelnen Tag. Bis jetzt wurden insgesamt über 5 Mio. Einzelaufnahmen des Sensors MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) der beiden Satelliten Terra und Aqua aus den Jahren 2003 bis 2020 verarbeitet und analysiert (ca. 180 Terabyte an Rohdaten). Als Ergebnis dieser komplexen, vollautomatischen Auswertung wird die Erdoberfläche täglich in zwei Bedeckungstypen untergliedert: Wasser und nicht mit Wasser bedeckte Flächen. Durch die Aggregierung der täglichen Ergebnisse werden räumlich-zeitliche Muster von Seen und Reservoiren sichtbar, diese können auf ihre Eigenschaften hin untersucht und beschrieben werden. Das GWP zeigt also, an wie vielen Tagen im Jahr ein bestimmter Ort unserer Erde Oberflächenwasser vorkommt. Je nach Erdregion zeigen sich dabei drastische Unterschiede: Während die Seen der Mittelbreiten sich über das Jahr kaum verändern, schwankt die Ausdehnung selbst großer Seen und Feuchtgebiete in den Subtropen oder in Permafrostgebieten innerhalb eines Jahres extrem. Auch künstliche Reservoire zeigen deutliche saisonale Schwankungen. Seen in nördlichen Breiten und Gebirgsregionen zeigen hingegen wann und wie lange das Wasser gefriert. Aus der Analyse der abgeleiteten Zeitreihen können langjährige Mittel, Anomalien und – in Zukunft – auch Trends gewonnen werden. Dadurch werden schleichende, langfristige Umweltveränderungen sichtbar.
Betrachtet man das gesamte GWP, kann man die Wasserdynamik sowie Seeeisdynamik auf globaler Ebene beobachten. Das Auffüllen und Entleeren von künstlichen Reservoiren, sowie natürliche Dynamiken von Überschwemmungsflächen entlang großer Flüsse kann zeitlich eindeutig bestimmt werden. Somit bittet dieser Datensatz eine umfassende Grundlage für weitere quantitative und qualitative Auswertungen von zeitlich-räumlichen Wasserdynamiken.
Verbesserte Daten für verschiedene Wissenschaftsfelder und Modellierung zukünftiger Entwicklungen:
Der GWP bietet ein hohes Potenzial zur Verbesserung von Klimamodellierungen, wasserbezogenen Risikoanalysen oder Abschätzung des menschlichen Einflusses auf verschiedene Ökosysteme. Der Datensatz kann zugleich als Ausgangspunkt für ein weltweites langfristiges Monitoring der historischen sowie der zukünftigen Wasserflächendynamik dienen. Dies ermöglicht, unter anderem, Durchführung von vergleichenden Analysen der Wasserflächenentwicklung zwischen verschiedensten Flusseinzugsgebieten der Erde. Somit liefert das GWP einen wichtigen Input für hydrologische Analysen, geowissenschaftliche Modellierungen und Wasserressourcenmanagement. Wasserverfügbarkeit, Wasserbedarf, Extremereignisse wie Dürren, Starkniederschläge, Schneeschmelze und Fluten lassen sich mit Hilfe des GWP in einer hohen zeitlichen Auflösung untersuchen.
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