Altimetrie-basierte Wasserstandzeitreihen

#Satelliten-Altimetrie #Binnengewässer #Wasserstandzeitreihen
Die Abbildung zeigt das Potential der Satellitenaltimetrie bei der Überwachung grenzüberschreitender Flüsse. Dazu ist im rechten Bereich der Abbildung ein Luftbild des Großen Renaissance-Staudamms zu sehen, auf dem sieben Punkte markiert sind, bei denen es sich um die Standorte der virtuellen Messstationen handelt. Im linken Bereich der Abbildung ist der vergangene, gegenwärtige und zukünftige Stand der Altimetriezeitserien zu sehen, der an den verschiedenen Stationen ermittelt wurde.
Überwachung der Wasserstandvariationen flussauf- und flussabwärts des Großen Renaissance-Staudamms (Grand Ethiopian Renaissance Dam). Links: Vergangener, gegenwärtiger und zukünftiger Stand der Altimetriezeitserien an verschiedenen virtuellen Stationen. Rechts: Verteilung der virtuellen Messstationen flussauf- und abwärts des Damms

Wasserstandzeitserien von Flüssen, Seen und Stauseen werden für die semiariden Einzugsgebiete von Karun (Iran), dem Blauen Nil und Upper Atbara (Sudan) und dem São Francisco (Brasilien) aus den Altimetriemissionen Envisat, Saral/AltiKa, Jason-1, Jason-2, Jason-3, Sentinel-3A und Sentinel-3B berechnet.

Jede Wasserstandzeitserie wird für eine einzige virtuelle Station berechnet. Eine virtuelle Station ist die Durchschnittsposition des Schnittpunkts zwischen einer Satellitenbodenspur und des Binnengewässers.

In Abhängigkeit von der Abtastfrequenz des Altimeters und der Geometrie der virtuellen Station, werden bei jeder Satellitenüberquerung mehrere Messungen erfasst.

Davon werden zuerst Entfernungsmessungen in Bezug auf die Signalverzögerungen korrigiert, die durch Klimaeinflüsse (feucht troposphärisch, trocken troposphärisch und ionosphärisch) und geophysikalische Einflüsse (Erdgezeiten, Ozeangezeiten, inverse Barometer, Polgezeiten und sea state bias) verursacht werden.

Der Wasserstand wird berechnet, indem die korrigierte Entfernungsmessung von der Satellitenhöhe subtrahiert wird. Mithilfe eines iterativen Ausreißeralgorithmus werden grob fehlerhafte Messungen identifiziert und entfernt. 

Virtuelle Altimetriemessstationen helfen den Wasserbehörden, Flüsse, Seen und Stauseen zu überwachen, insbesondere dann, wenn die Errichtung einer realen Pegelstation nicht möglich ist, z.B. in unzugänglichen oder politisch sensiblen Gebieten.

Dies wird hydrologische Datenbanken bereichern und nützliche Informationen bei Gefahren liefern, wie z.B. im Iran, wo die von Mitte März bis April 2019 andauernde Überschwemmung etliche Wassermessstationen zerstörte. Die von der Altimetrie berechneten Wasserhöhen können Eingang in die hydrologische und hydrodynamische Modellierung finden. Darüber hinaus bilden die Daten eine wichtige Grundlage für Managementpläne, die insbesondere bei grenzübergreifenden Wasserkonflikten eine wichtige Rolle spielen. So könnte z. B. eine fundierte Datengrundlage zu einer Entschärfung des Konfliktes um die Befüllung des GERD (Grand Ethiopian Renaissance Dam – GERD) zwischen Sudan, Ägypten und Äthiopien beitragen.

Wasser­ressource: Oberflächenwasser
Produkttyp:
  • Monitoring & Analytik
Anwendungs­sektor: Wasserwirtschaft
Fördermaßnahme: GRoW
Projekt: SaWaM

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