Satellitendaten für Regional- und Stadtplanung

Verwendung von Copernicus- und weiteren Satellitendaten für Klimabewertungen in Regional- und Stadtplanungen Thüringens

Der menschgemachte Klimawandel ist ein nachgewiesener Fakt. Um auch weiterhin auf der Erde leben zu können, müssen sowohl Klimaschutzmaßnahmen als auch Klimaanpassungsmaßnahmen durchgeführt werden. Besonders Städte, in denen zurzeit ca. 50% der Weltbevölkerung leben, sind von der zunehmenden Hitzebelastung betroffen. Daher ist insbesondere in diesen Gebieten die Identifikation von Hitzeschwerpunkten unabdingbar, um sich zielgerichtet an die Folgen des Klimawandels anzupassen.

Im Rahmen des vom BMVI und DLR geförderten Projekts „COKAP - Verwendung von Copernicus- und weiteren Satellitendaten für Klimabewertungen in Regional- und Stadtplanungen Thüringens“ wurde die Produktpalette der Klimaagentur um Fernerkundungsdaten und -auswertungen erweitert. Ergebnisse aus COKAP sind zum Beispiel im Landschaftsplan der Kreisfreien Stadt Gera verwendet sowie im Klimakonzept „Neue Mitte“ Gera. Möglichkeiten zur weiteren Anwendung von Ergebnissen aus COKAP werden im Bereich von Hitzeaktionsplänen oder im Bereich der gezielten Klimaanpassung gesehen.

Hitzebetroffenheit

Die Ergebnisse unterstützen die Stadtplanung und zeigen Gebiete auf in denen eine Betroffenheit gegenüber Hitze zu verorten ist. Dazu wurde eine Methodik entwickelt, welche über die Faktoren Wahrscheinlichkeit der Hitzebelastung, dem Vegetationsindex Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Versiegelung sowie die Bevölkerungsstruktur eine Betroffenheit an den jeweiligen Standorten ableitet. Besonders durch Hitze betroffene Gruppen (< 6 Jahre und > 65 Jahre) finden in dieser Methodik Verwendung. Neben der Ableitung der aktuellen Situation kann die Methodik auch zukünftige Entwicklungen darstellen.

Die Bewertung der Betroffenheit ergibt sich dabei aus den möglichen Kombinationen der Bewertung der Eingangsdaten. Dabei kann ein Gebiet, welches in einem Parameter die höchste Klasse der Betroffenheit aufweist, nicht mehr in die Bewertungsklasse „Keine Betroffenheit“ fallen. Umgekehrt ist dies ebenso der Fall. Fällt ein Parameter in die geringste Bewertung so kann die Klasse „Sehr hohe Betroffenheit“ nicht mehr erreicht werden.

Die Projektion in die Zukunft setzt eine Veränderung der Landnutzung sowie eine Bevölkerungsentwicklung voraus.

Städtischer Wärmeinseleffekt

Ein weiteres Produkt aus Satellitendaten ist die Ableitung des Städtischen Wärmeinseleffektes. Ein großer Vorteil der Satellitendaten gegenüber den stationären Messungen ist das Erfassen von dynamischen Prozessen der Hitzeinsel sowie der kühlen Ausgleichsflächen in der Umgebung der Stadt. Die Hitzeinsel der Innenstadt ist vergleichsweise stationär. Die kalten Umlandsbereiche sind jedoch sehr dynamisch und können ihren Standort sowie ihre Ausdehnung verändern. Weiterhin ist die Städtische Wärmeinsel sehr kompakt, wohingegen die kalten Umlandsbereiche sich in mehrere kleinere Bereiche aufteilen können. Besonders interessant sind dabei die Sommermonate, da in diesem Zeitraum die mittleren Wärmeinseleffekte die größten Unterschiede zwischen Stadt und Umland aufweisen. Im Winter spielen die Wärmeinseleffekte nur eine untergeordnete Rolle in der Bewertung.

Weitere Ergebnisse

Neben diesen tiefen Analysen wurden einfache Oberflächentemperaturkarten für ganz Thüringen und einzelne Landkreise erstellt. Über eine selbstentwickelte Methodik können die vergleichsweise grob aufgelösten Satellitendaten geschärft werden. Aus diesen Oberflächentemperaturen sind Wahrscheinlichkeiten für Hitzebelastung abgeleitet worden, welche Gebiete aufzeigen die im Vergleich zur Umgebung deutlich wärmer sind.

 

Mithilfe der Sentinel 2 und Sentinel 3 Satelliten ist es möglich den NDVI zu bestimmen. Der NDVI gibt die Vitalität der Vegetation an. Erhoben wird dieser Index durch die Reflexion von rotem und nahen Infraroten Licht und liegt zwischen -1 und 1. Je höher dieser Wert ist, desto vitaler ist die Vegetation. Über verschiedene Zeiträume und Untersuchungsgebiete wurde dieser ausgewertet und mit der Hitzebelastung zusammengebracht. Eine gesunde Vegetation kann dazu beitragen die Hitzebelastung in einem Gebiet deutlich zu senken. Je nach Größe der Grünfläche, kann diese umliegende Bereiche ebenfalls kühlen.

Projektpartner

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena – Lehrstuhl für Fernerkundung sowie dem Institut für Klima und Energiekonzepte GmbH (INKEK) aus Lohfelden durchgeführt.

Das europäische Programm „Copernicus“

Das europäische Erdbeobachtungsprogramm Copernicus schafft eine moderne und leistungsfähige Infrastruktur für Erdbeobachtung und Dienstleistungen der Geoinformation. Auch für Deutschland schafft Copernicus neue Chancen. Nutzer in Deutschland sollen von den europäischen Investitionen in Copernicus profitieren (Quelle: Copernicus-Deutschland).

Die Satelliten-Missionen der ESA, die Sentinel-Satelliten, wurden im Rahmen des europäischen Copernicus-Programms entwickelt und liefern regelmäßige Aufnahmen in kurzen Zeitintervallen.
Die Daten der Satelliten können von jedem kostenfrei über den „Sentinel Data Hub“bezogen werden.

Gefördert wird das Projekt durch Mittel des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Rahmen des europäischen Copernicus-Programms. (FKZ 50EW1707)

Gefördert durch:

Das Thüringer Umweltministerium in den sozialen Netzwerken: