Ob als Prävention, Monitoring oder Schadensabschätzung, Satellitendaten können bei Naturkatastrophen äußerst nützlich sein. Das European Flood Awareness System (EFAS) des Copernicus Emergency Management Services prognostizierte bereits am 9. Juli 2021 eine hohe Überschwemmungsgefahr des Rheins. Die Behörden der gefährdeten Gebiete — Deutschland, Schweiz und Belgien — wurden beginnend am 10. Juli 2021 informiert und auf dem Laufenden gehalten. Während das Voraussagen eines Hochwasser viel Expertise und Zeit benötigt, kann jeder die Überschwemmungen verfolgen, sobald sie begonnen haben. Prominente Datenlieferanten findet man in den Sentinel-Erdbeobachtungssatelliten . So etwa Sentinel-1, ein Paar aus polarumlaufenden  Satelliten, die die Erde mit deren Synthetic Aperture Radar (SAR – heißt übersetzt „Radar mit synthetischer Apertur“) erfassen. Dieser erlaubt es ihnen, durch Wolken zu sehen, was vor allem bei Regen oder Flut nützlich sein kann. Sentinel-1 wurde 2021 eingesetzt, um den Ersthelfer*innen  wichtige Daten zum Hochwasser  zu liefern und wird das Gebiet weiterhin überwachen.

Ein kostenloses Tool zur Visualisierung von Satellitendaten findet man online: Der EO Browser. Die Website stellt mit Unterstützung der European Space Agency (ESA) Daten von Satelliten wie Sentinel-1, Sentinel-2, Sentinel-3, Landsat 5, 7 und 8 sowie Werte des Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) an Bord der NASA-Satelliten Terra und Aqua. Der EO Browser bietet eine grafische Benutzeroberfläche, die verschiedene Visualisierungen zur Verfügung stellt (zb. True color, False color, Moisture Index), als auch benutzerdefinierte Javascript Programme inklusive EO Browser Library. 

HOW TO — Tutorial am Beispiel des Hochwassers 2021

Dieser Link führt zur Website des EO Browsers. Auf der linken Seite des Screens befindet sich die Navigation , über welche die Bedienung des Tools erfolgt. Unter “Discover” findet sich eine Liste der verfügbaren Satellitendaten, in diesem Beispiel arbeiten wir mit den Satelliten Sentinel-1, Sentinel-2 und Landsat 8. 

Folglich kann eine Zeitspanne festgelegt werden, in welcher die Website nach Daten sucht. Für das Hochwasser  wählten wir “15.06.2021-20.07.2021”.
Anschließend richtet man die Karte auf das Interessensgebiet und drückt “Search”. (Besonders deutlich waren die Überschwemmungen im Gebiet Duisburg und Roermond zu sehen.) Durch einen Klick auf “Visualize” werden die Daten angezeigt und mehrere Visualisierungen angeboten. Ist die passende Grafik gefunden, kann an der rechten Seite mit dem Filmband eine Timelapse erzeugt werden. Diese durchläuft automatisch mehrere Aufnahmenfügt sie zu einem Video zusammen.
Nach dem Klick auf das Filmband, wählt man die gewünschte Fläche aus, und drückt den blauen Abspielen-Knopf. Wieder kann die Zeitspanne beliebig modifiziert werden.
Ist man mit dem Produkt zufrieden, kann die Timelapse als .gif heruntergeladen werden. 

Wie gut das Hochwasser erkennbar ist, wird in den nachstehenden Abbildungen deutlich.

Während Sentinel-1 dank der SAR-Technologie auch durch Wolken Bodendaten sammeln kann, benötigen Sentinel-2 und Landsat 8 freie Sicht. Doch auch bei bewölktem Wetter können diese Satelliten ihre Arbeit verrichten, es benötigt nur andere Herangehensweisen und modifizierte Scripte, um interessante Daten herauszulesen. Die Website bietet die Möglichkeit, unter der Benützung von JavaScript, verschiedene Datenbänder (zb. Infarot, UV, …) zu kombinieren, und als Grundlage für Berechnungen zu benutzen. Für unsere Analyse der Flut benutzen wir ein benutzerdefiniertes Script von Stavros Dafis, welcher deep moist convection (DC) nutzt, um Gewitter und Schauer vorherzusagen.

Das Script ist für Sentinel-2 L1C geschrieben, kann aber für Sentinel-2 L2A und Sentinel-3 modifiziert werden.

Aufgrund der limitierten Überflüge von Sentinel-2 sind jedoch nur begrenzt Daten vorhanden. Aus diesen ließe sich das Hochwasser nicht voraussagen. Das bleibt dann den professionellen Wetterdiensten überlassen, einen guten Zeitvertreib bietet der EO Browser aber auf jeden Fall.

Autoren: Manuel Maurer und Matteo Kastler
Die Autoren absolvieren gerade ein vierwöchiges Praktikum beim ÖWF. Im Zuge dessen haben sie sich mit Hochwasser Überwachung mithilfe von Satellitendaten auseinandergesetzt.