Österreichische Forscher nutzen Navigationssignale für wetterunabhängige Überwachung von Wäldern und Feldern
Ein BOKU-Team arbeitet an einer innovativen Methode, die Vegetationsdaten auch bei bewölktem Himmel liefert – ein Durchbruch für Klimaforschung und Landwirtschaft.
Die Frage, wie es unseren Wäldern und Feldern wirklich geht, beschäftigt Wissenschaftler weltweit. Satellitenbilder liefern dabei unverzichtbare Erkenntnisse – doch ausgerechnet dort, wo diese Informationen am dringendsten benötigt werden, versagen die herkömmlichen Methoden oft. Ein Forschungsteam der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) arbeitet nun an einer Technologie, die dieses Problem lösen könnte: einer Methode, die buchstäblich durch Wolken hindurchsieht.
Wenn Forscher den Gesundheitszustand von Ökosystemen untersuchen wollen, greifen sie üblicherweise auf optische Satelliten zurück. Die europäischen Sentinel-2-Satelliten des Copernicus-Programms etwa liefern regelmäßig hochauflösende Bilder von der Erdoberfläche. Diese zeigen, wie grün ein Wald ist, wie dicht ein Weizenfeld steht oder wie sich eine Moorlandschaft im Laufe der Jahreszeiten verändert.
Doch diese Technik hat einen entscheidenden Nachteil: Sie funktioniert nur bei klarem Himmel. Sobald sich Wolken zwischen Satellit und Erdoberfläche schieben, entstehen weiße Flecken in den Datensätzen – und damit Wissenslücken, die gerade in Zeiten des Klimawandels problematisch sind.
Besonders gravierend ist dieses Problem in tropischen Regionen. Der Amazonas-Regenwald beispielsweise, eines der wichtigsten Ökosysteme der Erde, liegt fast das ganze Jahr über unter einer dichten Wolkendecke. Ähnlich verhält es sich mit den Regenwäldern Südostasiens oder dem Kongobecken in Afrika. Ausgerechnet jene Gebiete, deren Überwachung für das globale Klima von entscheidender Bedeutung wäre, entziehen sich dem Auge der Satelliten.
Die Lösung, an der das BOKU-Team arbeitet, klingt zunächst überraschend: Die Forscher wollen Navigationssignale zweckentfremden. Jeder, der schon einmal ein Navigationsgerät oder die Ortungsfunktion seines Smartphones benutzt hat, kennt das Prinzip: Satellitensysteme wie GPS, das europäische Galileo oder das russische GLONASS senden permanent Signale zur Erde, die Empfänger nutzen, um ihre Position zu bestimmen.
Was dabei oft übersehen wird: Diese Signale werden nicht nur von Empfängern auf der Erdoberfläche aufgefangen, sondern auch von dieser reflektiert. Und genau hier setzt die sogenannte GNSS-Reflektometrie an. Spezielle Empfänger – auf anderen Satelliten oder auch in niedrigen Umlaufbahnen – können diese reflektierten Signale messen und daraus Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Erdoberfläche ziehen.
Der entscheidende Vorteil gegenüber optischen Methoden: Radiosignale durchdringen Wolken problemlos. Ob strahlender Sonnenschein oder tropischer Monsunregen – die Messungen funktionieren bei nahezu jedem Wetter.
Im Zentrum des BOKU-Projekts IGNOS steht eine Kennzahl, die für die Vegetationsforschung von zentraler Bedeutung ist: der Blattflächenindex, international als Leaf Area Index (LAI) bekannt. Diese Größe beschreibt, wie viel Blattfläche Pflanzen auf einer bestimmten Bodenfläche entwickeln.
Was abstrakt klingt, hat ganz konkrete Auswirkungen: Der Blattflächenindex verrät, wie produktiv ein Ökosystem ist, wie viel Kohlenstoff es aus der Atmosphäre aufnimmt und wie viel Wasser die Vegetation verdunstet. All diese Prozesse spielen eine zentrale Rolle im Klimasystem der Erde.
„Gerade in tropischen Regionen, wo optische Satellitenbilder durch dichte Wolken stark eingeschränkt sind, besteht ein dringender Bedarf an konsistenten Beobachtungen