Beurteilung der Hochwassergefahr an Küsten aus dem Weltraum

Eine der größten Herausforderungen für die menschliche Gesellschaft, das Risiko künftiger Überschwemmungen, wächst aufgrund des Klimawandels und des zunehmenden Bevölkerungsdrucks auf Deltas und Überschwemmungsgebiete immer weiter. Eine angemessene Überwachung, ein verbessertes Management und die Wiederherstellung von Ökosystemen und bewachsenem Vorland sind daher dringend erforderlich.

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Küsten-, Meeres- und Flussökosysteme kommen der Gesellschaft durch die Erbringung von „Ökosystemdienstleistungen“ wie der Speicherung von Kohlenstoff, der Unterstützung einer nachhaltigen Fischerei und der Schaffung eines Schutzschilds zwischen Meer und Land zugute. Küstenvorländer werden jedoch derzeit nicht in die Bewertung der Wassersicherheit und in die Dammgestaltung einbezogen, während Flussauen lediglich zur Maximierung der Abflusskapazität genutzt werden. Naturbasierte Hochwasserschutzmaßnahmen haben ein enormes Potenzial als nachhaltige und kosteneffiziente Strategie zur Reduzierung von Hochwasser- und Erosionsrisiken, werden allerdings noch nicht umfassend umgesetzt. Dies liegt daran, dass Ingenieure zuverlässige und praktische Instrumente benötigen, die sie mit quantitativen Informationen zu Schlüsselparametern und dem Küstenvorland versorgen, bevor sie einen naturbasierten Ansatz zum Hochwasserschutz verfolgen können. Für die Entwicklung verlässlicher Instrumente nutzte das EU-finanzierte Projekt FAST die Dienstleistungen des Erdbeobachtungsprogramms Copernicus, um die Eigenschaften von bewachsenen Küstenvorländern zu bestimmen und ihr Potenzial, das Risiko von Überschwemmungen und Erosion an Küsten zu verringern, voll ausschöpfen zu können. Messung und Modellierung von Feuchtgebieten Die Projektpartner untersuchten Möglichkeiten zur Messung der Eigenschaften von Küstenfeuchtgebieten anhand der Luft- und Weltraumdaten des Erdbeobachtungsprogramms. Projektkoordinator Dr. Mindert de Vries erklärt: „Ziel war es, solche Daten auf globaler Ebene zu erfassen und die Bedeutung von Küstenfeuchtgebieten für die Gesellschaft an bestimmten Standorten genau darzustellen sowie das Bewusstsein für die wichtige Rolle der Natur bei der Reduzierung von Hochwasserrisiken zu schärfen.“ Fachwissen aus einer Vielzahl von Disziplinen wurde zusammengetragen, um das Open-Source- und gleichzeitig Open-Data-Dienstleistungspaket MI-SAFE zu entwickeln, das seinen Nutzern Wissens-, Daten- und Modellierungsdienstleistungen bietet. Das Hauptinstrument für den Zugriff auf und die Demonstration dieser Dienstleistungen ist der http://fast.openearth.eu/ (MI-SAFE)-Viewer. „Der Viewer bietet Zugriff auf eine Fülle von Erdbeobachtungsinformationen über küstennahe Feuchtbiotope sowie die Ergebnisse von Sturmflutmodellen und wurde der Öffentlichkeit über einen frei zugänglichen Online-Dienst zur Verfügung gestellt“, erläutert Dr. de Vries. Die Forscher führten eine Reihe von standardisierten Messungen an verschiedenen Arten von Feuchtgebieten durch und bewerteten ihre Fähigkeit, Wellenenergie und Erosion zu reduzieren. Darüber hinaus verbesserten sie die aktuellen Modelle zur Vorhersage der Wellenabschwächung durch die Küstenvegetation der Feuchtgebiete und stellten sicher, dass Computermodelle das, was sie an diesen spezifischen Standorten gemessen haben, auch nachbilden können. „Zur Erstellung des MI-SAFE-Pakets hat das FAST-Projektteam Vegetationseigenschaften, die Wellenabschwächung sowie die Sedimentation und Erosion an acht verschiedenen Küstenstandorten in vier verschiedenen Ländern und zu verschiedenen Jahreszeiten gemessen und die Ergebnisse mit bekannten Küstengebieten weltweit verglichen“, erklärt Dr. de Vries. Von global zu lokal Das MI-SAFE-Paket, einschließlich des Viewers, wurde zusammen mit wichtigen Interessengruppen sowie Regierungs- und Nichtregierungsorganisationen und privaten Unternehmen entwickelt, um auf verschiedenen Ebenen durchgeführt werden zu können. Erdbeobachtungsdaten aus verschiedenen Quellen wurden in globale Kartenebenen wie weltweite Vegetationsbedeckung, Vegetations- und Höhenkarten für die Küstenzone umgewandelt. „Auf globaler Ebene generieren wir brandneue und einzigartige auf Erdbeobachtungsdaten basierende Informationen. Auf lokaler Ebene liefern wir hochaufgelöste Informationen, die für Küsteningenieure und -manager relevant sind“, so Dr. de Vries. Durch die Zusammenarbeit mit Ingenieuren und Küstenmanagern entwickelt sich die Plattform zu einem Managementinstrument für die kontinuierliche Beobachtung und Quantifizierung der Küstensicherheit sowie von Gefahren, die durch die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels und des Meeresspiegelanstiegs entstehen und ganze Küstenregionen betreffen. „Wenn Wissenschaftler natürliche Lösungen entwickeln wollen, müssen sie die Dynamik des natürlichen Systems verstehen“, schließt Dr. de Vries. „Instrumente wie die von FAST können zur Überwachung und Vorhersage der Vorgänge an Küsten sowie zur Bereitstellung dieser Informationen für Küsteningenieure eingesetzt werden und so zur Erreichung ihrer Ziele beitragen.“

Schlüsselbegriffe

FAST, Hochwasser, Klimawandel, Erdbeobachtung, naturbasiert, MI-SAFE

Foreshore Assessment using Space Technology

Beurteilung der Hochwassergefahr an Küsten aus dem Weltraum

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