Kit 10: Hochwasserüberwachung
Über 3-D-Satellitenbilder Gefahrenbereiche ermitteln;
Potenzielle Hochwassergebiete

Textbausteine aus der Schüler-Mappe

Die Überschwemmungen von 2003 in Südfrankreich

Die ins Mittelmeer mündende Rhone wird von Niederschlägen sowie der Schnee- und Eisschmelze in den Alpen gespeist. Nach ausgiebigen Niederschlägen im Herbst 2003 stieg ihre Durchflussmenge erheblich und führte zu Überschwemmungen.

Im Normalfall versickert das Wasser im Boden und speist das Grundwasser. Wird der Wasserüberschuss jedoch nicht mehr vom Boden aufgenommen, kann es zu schweren Überschwemmungen kommen. Dies ist in Gebieten der Fall, in denen vom Menschen errichtete Bauten (Straßen, Parkplätze, Wohnsiedlungen, Industriegebiete, Einkaufszentren usw.) die versiegelte Oberfläche vergrößern. Dadurch fließt das gesamte Wasser direkt in Bäche und Flüsse, deren Wasserspiegel rasch ansteigt. Selbst die Landwirtschaft trägt zu diesem Phänomen bei, wenn z. B. abgeerntete Felder im Sommer eine harte, undurchlässige Erdkruste bilden, die vom Wasser nicht schnell genug durchdrungen werden kann. Im Gegensatz dazu nehmen Wälder die durch Gewitter innerhalb kurzer Zeit niedergehenden zusätzlichen Wassermengen rasch auf. Der feuchte Waldboden speichert das aufgenommene Wasser wie ein Schwamm.

Merke:
Überschwemmungen sind heute mit schwerwiegenden Folgen verbunden, da die besiedelten Gebiete immer mehr zunehmen und sich häufig in der Nähe von Wasserläufen befinden.

Führen Bäche und Flüsse mehr Wasser, als ihr Bett fassen kann, kommt es zu Überschwemmungen. Meist werden diese durch heftige Niederschläge ausgelöst. Bei schweren Gewittern kann der Wasserspiegel in wenigen Minuten ansteigen. Vom Menschen verursachte Bodenversiegelung verstärkt den oberflächlichen Abfluss. Die betroffenen Menschen stehen den Wassermassen meist hilflos gegenüber.

Im Dezember 2003 führten heftige Niederschläge zu Überschwemmungen in Südfrankreich. Die Rhone überschwemmte Hunderte von Quadratkilometern und die Stadt Arles stand mehrere Wochen unter Wasser.

Bild 4 zeigt das Hochwasser in Arles (7. Dezember 2003).
Bild 5 zeigt die bearbeitete Satellitenaufnahme der überschwemmten Gebiete am Stadtrand von Arles.

Präventions- und Rettungshilfe

Zu Bild 6: Die Analyse und Bearbeitung der Satellitenbilder durch spezialisierte Labors ermöglicht die Hervorhebung wichtiger Informationen. Hier sind der Rückgang des Hochwassers sowie die am längsten überschwemmten Viertel gut zu erkennen (nördliches Einzugsgebiet der Gemeinde Arles).

Überschwemmungen verursachen vielfältige Schäden. Sie  betreffen Wohnhäuser, Fabriken und Schulen. Straßen und Schienen sind nicht mehr befahrbar. Auch Landwirtschaftsflächen und Viehzuchtbetriebe sind betroffen. Können die Abwasserkanäle das Wasser nicht mehr aufnehmen, besteht das zusätzliche  Risiko der Trinkwasserverschmutzung. Stromversorgung und Kommunikationsnetze wie Telefonleitungen können ebenfalls beeinträchtigt sein.

Satelliten ermöglichen die Identifizierung von überschwemmten Gebieten. Diese Information ist für die Aufstellung und den Einsatz der Rettungskräfte von größter Bedeutung. Anhand von interpretierten Aufnahmen des Satelliten Spot in großem Maßstab können die Wege festgelegt werden, die die Feuerwehr zur Evakuierung oder Unterstützung der Betroffenen benötigt.
Satellitendaten werden zudem nachträglich ausgewertet,  um potentielle Überschwemmungsgebiete zu eruieren. Diese Karten dienen der Ermittlung der notwendigen Ausrüstungen und durchzuführenden Arbeiten, um die Auswirkungen solcher Katastrophen künftig begrenzen zu können. Hält die Überschwemmung lange an, müssen die Rettungsmannschaften zudem über mehrere Wochen das tägliche Leben der Betroffenen und ihre erschwerten Arbeitsbedingungen organisieren.

Zu Bild 8: Ein überschwemmtes Wohngebiet im Norden der Stadt Arles. Mithilfe der Satellitenaufnahmen kann festgestellt werden, welche Zufahrtsstraßen noch befahrbar sind.

Seite 5: Überschwemmungen in Deutschland im Jahr 2002

Zu Bild 9: Über digitale Bildverarbeitung lässt sich ein multispektrales Satellitenbild mit einem digitalen Höhenmodell hinterlegen und anschließen in eine 3-D-Darstellung umwandeln; Hier das Elbtal mit der Stadt Dresden.

Zu Bild 10: Auf diesem Satellitenbild ist das im September 2002 rund um die Stadt Dresden überschwemmte Gebiet in Blau zu erkennen, in Rot erscheinen die Siedlungsflächen, in Grün die Vegetation (NIR).

Zu Bild 11: Dresden – Luftaufnahme der im September 2002 überschwemmten Innenstadt

Zu Bild 12: Die Erstellung dreidimensionaler Aufnahmen verleiht der Darstellung einer Region mehr Realität, vereinfacht und erleichtert das Verständnis und die Analyse der Hochwasserauswirkungen und hilft, sich die Situation vor Ort besser vorstellen zu können.

Die Funktionen von Erderkundungssatelliten

Satellitenaufnahmen ermöglichen eine klare Darstellung von möglichen  Überschwemmungsgebieten

Zu Bild 15: Die Erstellung des Reliefs lässt sich stereoskopisch aus zwei Aufnahmen aus zwei leicht unterschiedlichen Blickwinkeln ermitteln, wie dies auch vom menschlichen Auge praktiziert wird. So lässt sich aus zwei Satellitenaufnahmen ein synthetisches 3-D-Bild erzeugen, in das Informationen über die verschiedenen Infrastrukturen digital eingezeichnet werden können.

Wie können mithilfe von Satellitenmessungen dreidimensionale Bilder erstellt werden?

Hier gibt es zwei Verfahren:

1. Die stereoskopische Methode aus der Fotogrammetrie:
   Für die Erstellung einer dreidimensionalen Aufnahme muss das Zielgebiet aus zwei verschiedenen Winkeln aufgezeichnet werden. Das Reliefbild ist die Synthese dieser beiden aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommenen Bilder des gleichen Gebiets.  Ein solches Reliefbild kann mit einem einzigen Satelliten erstellt werden. So verfügt beispielsweise der Satellit Spot über zwei Sensoren, von denen der eine nach vorne und der andere nach hinten gerichtet ist. Während des Überfliegens erstellt jeder Sensor im Abstand von eineinhalb  Minuten eine Aufnahme des gleichen Gebietes je unter einem anderen Blickwinkel. Diese Aufnahmen werden anschließend übereinandergelegt, um ein Relief zu erstellen (Beispiel für Rot-Grün-Brillen zum 3-D-Sehen).
2. Das Hinterlegen eines Satellitenbildes mit einem DHM (Digitales Höhen-Modell). Das DHM bekommt man aus Höhenmesswerten z.B. der Radarsatelliten.