Alles andere als oberflächlich: Sarah Asams Blick auf Europa

Der globale Wandel hat viele Gesichter: Erd­beobachtungs­satelliten vermessen täglich, wie Gletscher schrumpfen und Städte boomen, wie sich die Vegetation verändert und der Mensch in Natur­räume vordringt. Anhand von Satelliten­bildern gewinnt Sarah Asam wertvolle Ein­blicke in diese Prozesse. Die promovierte Geographin erforscht lang­fristige Vor­gänge auf der Erd­ober­fläche im Deutschen Fern­erkundungs­daten­zentrum (DFD). Das DFD ist ein Institut des Deutschen Zentrums für Luft- und Raum­fahrt (DLR). In Ober­pfaffen­hofen wertet Sarah Asam die Daten nationaler und inter­nationaler Satelliten­missionen aus.

Sarah Asam an ihrem Arbeitsplatz
© DLR/Alexandra Beier

Wie sieht die Globalisierung von oben aus?
Mit Satelliten können wir natürliche und durch den Menschen ver­ursachte Veränderungen der Erde beobachten. Wir unter­suchen und quantifizieren die Dynamik der Land­ober­fläche. Das ist viel mehr als Klima­wandel! Dazu gehören auch Zersiedelung, Umwelt­verschmutzung, Natur­katas­trophen und der Verlust von Bio­diversität.

Welche Phänomene untersuchen Sie?
Ich konzentriere mich auf Agrar­öko­systeme und Phäno­logie, also die wieder­kehrende jahres­zeitliche Entwicklung der Natur. Dabei vergleiche ich historische mit aktuellen Erd­beobachtungs­daten, um Entwicklungen mess­bar zu machen. So kann ich zum Beispiel erfassen, wie sich Wald­bestände, Dürren, Bio­masse oder Anbau­perioden über die Jahre verändern. Auf Satelliten­bildern analysiere ich unter anderem die Dichte, Masse, Fläche und Wachstums­phasen von Vegetation. Daraus lassen sich wichtige Schluss­folgerungen für ein nach­haltiges Land- und Wasser­management ableiten.

DLR Logo

Woran arbeiten Sie zurzeit?
Seit Anfang des Jahres leite ich das Projekt TIMELINE. Schleichende Veränderungen in unserer Umwelt werden erst sichtbar, wenn man Auf­nahmen aus mehreren Jahr­zehnten vergleicht. Anhand von Satelliten­daten­zeit­reihen arbeite ich Muster heraus und versuche fest­zustellen, ob es sich um lang­fristige Trends oder möglicher­weise nur um zeitlich begrenzte Schwankungen handelt. An TIMELINE arbeiten rund 15 Wissen­schaftler­innen und Wissen­schaftler unter­schiedlicher Fach­bereiche aus allen sieben Abteilungen des DFD. Das garantiert einen spannenden Aus­tausch, gut auf­einander abgestimmte Prozessor­entwicklungen und eine effiziente Daten­aus­wertung.

Sarah Asam
© DLR/Alexandra Beier

Worauf stützen Sie Ihre Analysen?
Ich nutze Aufnahmen des Sensors AVHRR. Er bildet als einziger Satellit seit 1979 täglich die ganze Erde ab. Das ist außer­gewöhnlich, denn die meisten Satelliten fliegen erst seit höchstens 15 Jahren. Älteres Material ist also rar, und die Zeit­reihen sind ein wahrer Schatz für mich. Meine Forschung konzentriere ich wegen der Daten­mengen – wir kommen in den Peta­byte-Bereich – auf Europa und Nord­afrika. Deswegen ist die Unter­stützung der System­ingenieure im Projekt­team so wichtig.

Welche Informationen liefern die Satellitenaufnahmen?
Sie geben die Erdoberfläche mit einer räumlichen Auflösung von etwa einem Kilo­meter wieder: Ein Quadrat­kilometer auf der Erde ist ein Punkt auf dem Satelliten­bild – der Starn­berger See ist gut zu sehen. Der Sensor erfasst visuelle und thermale Informationen, also Farben und Temperaturen. Ich unter­suche beispiels­weise, wann die Vegetation an einem bestimmten Stand­ort anfängt zu wachsen. Durch den Klima­wandel kommt es zu phänologischen Verschiebungen. Ich kann dazu über viele Jahre differenzierte Aussagen treffen.

Sarah Asam vor ihrem Rechner
© DLR/Alexandra Beier

Welche Informationen liefern die Satellitenaufnahmen?
Sie geben die Erdoberfläche mit einer räumlichen Auflösung von etwa einem Kilo­meter wieder: Ein Quadrat­kilometer auf der Erde ist ein Punkt auf dem Satelliten­bild – der Starn­berger See ist gut zu sehen. Der Sensor erfasst visuelle und thermale Informationen, also Farben und Temperaturen. Ich unter­suche beispiels­weise, wann die Vegetation an einem bestimmten Stand­ort anfängt zu wachsen. Durch den Klima­wandel kommt es zu phänologischen Verschiebungen. Ich kann dazu über viele Jahre differenzierte Aussagen treffen.

Wie analysieren Sie das Rohmaterial?
Sobald aus den Satellitenbildern einzelne Karten entstanden sind, lege ich diese am Computer für die Zeit­spanne über­einander, die ich unter­suchen möchte. Dann definiere ich einen bestimmten Bild­punkt, um ihn durch alle Karten durch­zu­stechen. Für diesen Punkt bleibt auf jeder Karte genau ein Wert übrig. Um die einzelnen Zahlen­werte in der Reihe zu vergleichen, nutze ich einfache statistische Methoden, aber auch komplexe Verfahren des maschinellen Lernens. Bis ich eine Karte auswerten kann, sind allerdings viele Arbeits­schritte nötig. Ich arbeite zum Beispiel eng mit den Atmos­phären­wissen­schaftlern im Institut zusammen, die Wolken­informationen aus den Daten extrahieren. Dynamiken auf der Land­ober­fläche kann ich nur auf Karten ohne Wolken beziffern.

Was können Ihre Erkenntnisse leisten?
Unsere Ergebnisse dienen dazu, die Umwelt zu schützen, Ressourcen verantwortungs­voll zu nutzen und Risiken auf­zu­zeigen. Phänomene wie die stark schwankende Schnee­bedeckung, zeitlich verschobene Anbau­perioden und der Anstieg der Ober­flächen­temperatur, die im globalen Wandel relevant werden, betrachten wir mit großer zeitlicher Tiefe. Dadurch können wir Behörden die Entscheidungs­grund­lagen für sinnvollen Hoch­wasser­schutz an die Hand geben oder Land­wirte zur optimalen Bewirtschaftung beraten.

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