Zustand der Wälder per Satellit erforschen
Wälder sind enorm wichtige Quellen nachwachsender Rohstoffe und Heimstätten der biologischen Vielfalt, deren Zustand mittels Fernerkundung (Satellitenbilder) in wirksamer Weise überwacht werden kann. Trotz der in jüngster Zeit erfolgten Inbetriebnahme neuer europäischer Satelliten zur Überwachung der Photosynthese verhindern bestimmte Hindernisse die vollständige Anwendung der neuen Waldüberwachungsverfahren per Fernerkundung. Das EU-finanzierte Projekt FLUORFLIGHT (FluorFLIGHT: A new integrated canopy fluorescence model based for remote sensing of forest health and productivity) untersuchte die SIF als ein Parameter der Photosynthese und des Zustands der Wälder. Die SIF bezieht die Sonnenenergie ein, welche die Chlorophyllmoleküle anregt, die bei bestimmten Wellenlängen erneut Energie emittieren. Der Nachweis derartiger Wellenlängen kennzeichnet die photosynthetische Energieumwandlung in Pflanzen. Obgleich das Fernerkundungsverfahren sowohl im lokalen als auch im globalen Maßstab eingesetzt werden kann, hat sich die Bereitstellung hochaufgelöster Daten über große Flächen hinweg als Herausforderung erwiesen. FLUORFLIGHT füllte Lücken bei der Simulierung spektraler Signaturen heterogener Kronenschichten von Wäldern unter Verwendung von Indikatoren der Kronendachstruktur. Zu den Indikatoren zählten Blattflächenindex, Baumdichte, fraktionale Abdeckung und Kronenüberlappung. In der Arbeit sollte das Potenzial des Chlorophyllfluoreszenzsignalabrufs als Frühindikator für das Waldsterben bewertet werden. Die Forscher schlugen ein dreidimensionales integriertes Modell vor, um Reflexionsgrad und Fluoreszenz als eine Funktion der Kronendachkomponenten zu berechnen. In dem Ansatz sind das optische Blattmodell FLUSPECT und das dreidimensionale Ray-Tracing-Modell FLIGHT kombiniert. Das resultierende FluorFLIGHT-Modell gab Hilfestellung bei der Bewertung der Empfindlichkeit des Fluoreszenzsignals. Das Team führte mehrere boden- und luftgestützte Kampagnen über einen spanischen Eichenwald durch, der unter Wasserknappheit und Pilzinfektionen zu leiden hat. Die Forscher bewerteten unter Einsatz von hyperspektralen Bildern SIF-Abrufe innerhalb von drei Spektralbändern. Die Resultate veranschaulichten einen Zusammenhang zwischen den Daten und dem physiologischen Zustand des Baums. Der dreidimensionale Modellierungsansatz des Projekts verbesserte in hohem Maße den Abruf von SIF-Informationen aus komplexen, aus der realen Welt stammenden Daten. Das Team stellte außerdem das Potenzial von FluorFLIGHT für eine SIF-Kartierung auf Einzelbaumebene unter Beweis, wodurch der Baumzustand wirkungsvoll gemessen und Krankheiten erkannt werden konnten. Das Projekt veröffentlichte fünf wissenschaftliche Arbeiten in mehreren Top-Fachzeitschriften sowie sechs Konferenzbeiträge und ein Buch. Die Arbeit von FLUORFLIGHT im Bereich Fernerkundungsmodellierung stellt ein wirkungsvolles Instrument zur Überwachung des Waldzustands über große Flächen hinweg bereit. Managementstrategien werden nun zielgerichteter und effektiver sein können.
Schlüsselbegriffe
Zustand der Wälder, Waldschäden, Fernerkundung, Photosynthese, sonneninduzierte Fluoreszenz, FLUORFLIGHT
