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

Das Themenset Nr. 10 behandelt weltweite Risiken und Naturkatastrophen anhand des Beispiels des Hochwassers von Rhône (2003) und Elbe (2002). Dabei soll die Anfälligkeit des Menschen gegenüber der nur begrezt beherrschbaren Naturgewalten veranschaulicht werden.

Das Themenset bietet folgende Möglichkeiten:

  • Erkennen von Risikogebieten in Westeuropa;
  • Unterscheidung der verschiedenen Naturrisiken und ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesellschaft;
  • Erkennen des anthropogenen Anteils bei den Ursachen und Folgen von Naturkatastrophen;
  • Unterrichtsideen: Risikogebiete erkunden, Katastrophen analysieren, Notfallplan entwickeln.

Weltweite Naturrisiken und Naturkatastrophen

Jedes Jahr werden knapp 250 Millionen Menschen Opfer einer oder mehrerer Naturkatastrophen. Die Bevölkerung der Entwicklungsländer (tropischer Gürtel der Naturrisiken) ist bei weitem die gefährdetste, aber auch die Bevölkerung der Industriestaaten bleibt nicht verschont. In den vergangenen 35 Jahren starben weltweit 3 Millionen Menschen an den Folgen einer Naturkatastrophe. 97 % der Opfer lebten in Entwicklungs- und Schwellenländern in Asien und Afrika. Fehlende Infrastrukturen und Präventionssysteme sowie unzureichende Rettungsdienste zeigen den deutlichen Zusammenhang zwischen Armut und Naturkatastrophen.

Seit Anfang der 1970er Jahre hat das CRED (Centre for Research on the Epidemiology of Disasters) knapp 7 000 Katastrophen (ohne Epidemien) erfasst. Naturkatastrophen sind somit wesentlich häufiger, tödlicher und kostenintensiver als technische Katastrophen. Laut Schätzungen der deutschen Rückversicherungsgesellschaft Münchener Rück beliefen sich die Kosten für Naturkatastrophen im Jahr 2004 vor der Kostenschätzung des Tsunami in Süd- und Südostasien auf knapp 40 Milliarden Dollar. Somit war 2004 das teuerste Jahr in der Versicherungsgeschichte. Dieser Betrag könnte jedoch noch weitaus höher liegen, wenn für die zerstörten Güter in den Entwicklungsländern bei diesen Katastrophen ein höherer Wert eingesetzt würde. Zudem sind sie meist unterversichert, obwohl die Schäden oft einen maßgeblichen Anteil des BIPs der betroffenen Länder ausmachen.

In Westeuropa sind die Risiken leichter abschätzbar. So wurden die großen Flussebenen und Feuchtgebiete in jüngster Zeit von verheerenden Überschwemmungen heimgesucht (Überschwemmungen in den französischen Regionen Somme, Gard, Bouches-du-Rhône, im ostdeutschen Elbetal etc.). Auch ein gewisses Erdbebenrisiko existiert, wie kleine Erdbeben in den Vogesen, den Alpen und sogar in der Bretagne beweisen. In Süditalien gibt es aktive Vulkane und in der Puys-Kette in der französischen Auvergne existiert ebenfalls ein gewisses Vulkanismusrisiko. Im Jahr 2004 wurden weltweit 641 Naturkatastrophen erfasst (Quelle: Bericht der Münchener Rück von 2004).

Die Einteilung in Risikotypen bei Katastrophen: Stürme (41 %), Überschwemmungen (24 %), Erdbeben (13 %) und andere Ereignisse (16 %). Die geografische Verteilung über die Kontinente ist sehr ungleichmäßig: Afrika (7,5 %), Europa (19 %), Amerika (26 %), Asien (39 %) und Ozeanien (8,5 %). Die größte Katastrophe war der Tsunami in Süd- und Südostasien vom 26. Dezember 2004, der über 300 000 Menschenleben forderte.


Deckblatt

Aufnahme Deckblatt: Das Rhône-Delta in Frankreich (Spot-5 – 2003)

Die überschwemmten Gebiete westlich des Etang du Vaccarès werden in diesem Satellitenbild in Rotfassung blau angezeigt, die Vegetation wird durch das Nahe Infrarot erfasst und rot dargestellt. Rechts auf dem Bild ist ein Teil des Industriegebietes von Fos sur Mer zu erkennen.


Mittelteil

Bild Nr. 1: Frankreich (Envisat / MERIS – 2004)

Anhand dieser Aufnahme können die Camargue und das Rhône-Delta zu den schneebedeckten Pyreneen und Alpen in Beziehung gesetzt werden. Die Größe des Einzugsbereichs der Rhône für Niederschlagsereignisse und die Gebirge als „Regenfänger“ bzw. Schmelzwasser-Herkunftsgebiet bestimmen das Überschwemmungsrisiko.

Bild Nr. 2: Das Rhône-Delta in Frankreich (Spot-5 – 2003)

Diese Aufnahme ist mit derjenigen des Deckblatts identisch, zeigt jedoch einen größeren Ausschnitt, auf dem auch die Camargue zu sehen ist. Die überschwemmten Gebiete südlich und östlich von Nîmes sowie nördlich von Arles sind besonders gut erkennbar. Die Straßenverbindung zwischen Nîmes und Arles ist unterbrochen.

Bilder Nr. 3, 5, 6, 8: Das Hochwasser in der Region um Arles (Spot-5 – SERTIT)

Diese vier Satellitenbilder der Region um Arles wurden von dem Satelliten Spot-5 aufgenommen und von der regionalen Dienststelle für Bildbearbeitung und Fernerkundung SERTIT (Service Régional de Traitement d’Image et de Télédétection) bearbeitet. Die SERTIT bearbeitet Daten und Satellitenaufnahmen und ist mit einem schnellen Kartografiedienst ausgestattet, der im Notfall in der Lage ist, rasch Bilder und Karten für Hilfs- und Rettungsdienste bereitzustellen.

Diese Aufnahmen zeigen das ganze Ausmaß der Zerstörung in den betroffenen Gebieten und können von den Nutzern direkt verwendet werden. Die SERTIT erstellt zudem Kartenserien, auf denen die zeitliche Entwicklung der Katastrophe nachvollzogen werden kann. Die SERTIT ist auch außerhalb von Europa tätig und stellte beispielsweise Satellitenbilder der Erdbeben im algerischen Boumerdes, im iranischen Bam und des Tsunami vom Dezember 2004 in Südostasien bereit.


Seite 5 - Das Elbehochwasser im September 2002

Bilder Nr. 9, 10: Dresden und Umgebung (DLR – 2002)

Diese beiden Satellitenbilder wurden ebenfalls von der SERTIT bearbeitet.

Auch Luftaufnahmen sind von Nutzen, allerdings muss für jede Bilderserie speziell ein Flugzeug oder ein Helikopter eingesetzt werden. Dahingegen überfliegen Satelliten auf ihrer Umlaufbahn jede Weltregion regelmäßig und verfügen über verschiedene, für jede Situation geeignete Erfassungsbereiche und räumliche Auflösungen. Einige sind zudem mit Radarinstrumenten ausgestattet, die auch bei Nacht oder Bewölkung Informationen liefern. Weltraumanwendungen (Bilder, Kommunikation, Navigation) sind somit für die Überwachung und das Management von Naturkatastrophen besonders hilfreich.

Das Elbehochwasser war besonders zerstörerisch: an manchen Stellen stieg der Fluss über 9 m an. 9 Menschen wurden getötet und über 20 000 Einwohner von Dresden mussten evakuiert werden. In den betroffenen Gebieten wurden insgesamt über 740 km Straßen und 180 Brücken beschädigt oder zerstört.


Seite 6 – Die Funktionen von Erderkundungssatelliten

Bilder Nr. 13, 14: Überschwemmungsgebiet im Einzugsgebiet der Stadt Wittenberg

Dieses dreidimensionale Satellitenbild der Region um Wittenberg wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erstellt. Dreidimensionale Bilder bieten eine realistische Sicht der topografischen Situation und ermöglichen eine genaue und angepasste Einschätzung und Bewertung der Situation für das Management der Rettungseinsätze. Zudem stellen sie eine Unterstützung bei der Aufstellung von Präventionsprogrammen und Aktionen zur Reduzierung der Auswirkungen dieser Katastrophen dar.

Bild Nr. 15: Spot 5, Datenempfang für dreidimensionale Bilder

Der Satellit Spot ist mit dem hoch auflösenden stereoskopischen Instrument HRS ausgestattet. Zwei Kameras mit einem festen Winkel von 20° – die eine nach vorne, die andere nach hinten gerichtet – tasten mit einem Abstand von 90 Sekunden den gleichen Bereich ab, wodurch Stereoaufnahmen des Gebietes entstehen. Anhand dieser Messdaten können 3D-Bilder und insbesondere digitale Höhenmodelle (DHM – Englisch: Digital Elevation Model, DEM) mit einer Genauigkeit von 10 m erstellt werden, die in zahlreichen Fachgebieten zum Einsatz kommen: in der Kartografie, für zivile und militärische Luftfahrt-Datenbanken oder bei der Installation von Mobiltelefonnetzen. Jede Stereoaufnahme deckt einen Bereich von bis zu 600 km Länge und 120 km Breite ab.

Für die Erstellung dreidimensionaler Bilder lassen sich Satellitendaten auf zwei Wegen nutzen:

  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. 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.

Unterrichtsideen

Level 1, Jgst. 5 und 6:

- zum Kit
- zum Thema Naturkatastrophen
- zum Thema Dreidimensionale Satellitenbilder

Level 2, Jgst. 7 mit 9:

- zum Kit
- zum Thema Naturkatastrophen
- zum Thema Dreidimensionale Satellitenbilder

Level 3, Jgst. 10 mit 12:

- zum Kit
- zum Thema Naturkatastrophen
- zum Thema Dreidimensionale Satellitenbilder