Der Borkenkäfer wird aus dem Weltall beobachtet

Wissenschaftler wollen das Aufkommen des Käfers mit flugzeug- und satellitengestützter Fernerkundung in einem möglichst frühen Stadium erkennen.

Positionsbestimmung an einer gerade gefällten und vom Borkenkäfer befallenen Fichte
Positionsbestimmung an einer gerade gefällten und vom Borkenkäfer befallenen Fichte.

Teile der Fichtenwälder des Nationalparks Hunsrück-Hochwald hat der Borkenkäfer bereits in Kahlflächen und Geisterwälder verwandelt. Während im Kerngebiet des Nationalparks eine ungestörte Ausbreitung des Borkenkäfers toleriert wird, soll in den Randbereichen verhindert werden, dass er auf angrenzende Wälder übergreift und sie schädigt. Wissenschaftler der Universität Trier erforschen nun, ob sich das Aufkommen des Borkenkäfers (Buchdrucker)mithilfe satellitengestützter Fernerkundung erfassen lässt. Das Kooperationsprojekt der Universität Trier mit dem Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) und dem Nationalparkamt ist Teil einer europaweiten Kampagne der Weltraumagenturen NASA und ESA.

Nationalpark Hunsrück-Hochwald Luftaufnahme
Die Aufnahme des AVIRIS-Flugs zeigt in Grün gesunde Wälder, in Braun zeichnen sich die bereits stark geschädigten Fichtenwälder ab.

„Der Buchdrucker befällt fast ausschließlich Fichten, die darauf unter anderem durch Veränderungen in den Nadeln reagieren. Diese Reaktion wollen wir nutzen und herausfinden, ob sich aus dem Reflexionssignal, das von Fichtennadeln aufgezeichnet werden kann, Informationen über das Stadium und über die Verbreitung des Borkenkäfers erfassen lassen“, erläutert Dr. Johannes Stoffels von der Universität Trier das Ziel der Grundlagenforschung.  

Erfolg im letzten Versuch

Mithilfe von Satellitensignalen aus dem Weltall zu erspähen, wo und wie sich der nur zwei bis drei Millimeter große Borkenkäfer in den Fichten des Hochwalds ausbreitet, stellt die Trierer Wissenschaftler vor eine anspruchsvolle Aufgabe. Entscheidende Dienste leistet hierbei ein von NASA und ESA zur Verfügung gestelltes und mit hochauflösenden Instrumenten ausgerüstetes Spezialflugzeug. Die in Zürich stationierte Maschine stand den Nationalpark-Forschern nur zwei Tage zur Verfügung. Die Flugmission und damit das gesamte Forschungsprojekt drohten mehrfach zu scheitern – erst an schlechtem Wetter und später an einem Flugverbot. Im letzten Versuch konnte das Flugzeug zumindest einen Streifen des ursprünglich vorgesehenen Gebiets des Nationalparks überfliegen.

Nach dem Flug der mit hochauflösenden Instrumenten ausgerüsteten Maschine konnten auf dem Boden die Geländearbeiten abgeschlossen werden. Von der Universität Trier waren Achim Röder, Henning Buddenbaum, Max Gerhards, Philip Kaiser und Johannes Stoffels beteiligt, vom Luxembourg Institute of Science and Technology Martin Schlerf und Christian Bossung sowie vom Nationalpark Hunsrück-Hochwald Carsten Schmidt, Jens Geigenmüller und Matthias Wagner.
Nach dem Flug der mit hochauflösenden Instrumenten ausgerüsteten Maschine konnten auf dem Boden die Geländearbeiten abgeschlossen werden. Von der Universität Trier waren Achim Röder, Henning Buddenbaum, Max Gerhards, Philip Kaiser und Johannes Stoffels beteiligt, vom Luxembourg Institute of Science and Technology Martin Schlerf und Christian Bossung sowie vom Nationalpark Hunsrück-Hochwald Carsten Schmidt, Jens Geigenmüller und Matthias Wagner.

„Die Datenqualität ist glücklicherweise hervorragend und ausreichend für unsere Forschung“, so Johannes Stoffels. Auf Basis der aus dem Spezialflieger übermittelten Daten nahmen die zeitgleich auf dem Boden operierenden Forscher und Nationalpark-Ranger Proben aus indizierten Bäumen in unterschiedlichen Befallsstadien. Die Proben werden nun in Laboren analysiert, parallel dazu bereitet die NASA die beim Flug erhobenen Daten auf. Voraussichtlich im Herbst wird das Forschungsteam um Dr. Martin Schlerf (LIST) mit der wissenschaftlichen Auswertung beginnen können.

Ein großer Schritt

Sollte es mit Mitteln der Fernerkundung gelingen, sowohl die Ausbreitung des Borkenkäfers als auch das jeweilige Stadium des Befalls großflächig zu erkennen, wäre dies für das Monitoring und die Kontrolle der Käferausbreitung ein großer Schritt vorwärts. Nicht nur in Deutschland, sondern europaweit ist der Borkenkäfer zu einem massiven Problemfall geworden. Eine entscheidende Voraussetzung für die Eindämmung der Borkenkäfer-Verbreitung ist, den Befall möglichst früh zu erkennen und betroffene Bäume aus dem Wald zu entnehmen. Die Fernerkundung könnte hierzu deutlich präzisere und umfassendere Analysen liefern, als dies mit der derzeitigen aufwendigen und lückenhaften Beobachtung vom Boden aus möglich ist.

Borkenkäfer Baum Schäden
Die fortschreitenden Fraßgänge der Borkenkäfer stören Wasser- und Nährstoffversorgung der Fichte. Der sich dadurch ändernde Wassergehalt der Nadeln sowie deren Farbe kann durch Sensorsysteme erkannt werden.

Mit diesem Projekt setzen die Universität Trier, das Luxembourg Institute of Science and Technology und das Nationalparkamt Hunsrück-Hochwald ihre langjährige Kooperation und gemeinsamen wissenschaftlichen Arbeiten fort. Die Forschung im Nationalpark wird von Jan Rommelfanger und Hans-Joachim Brusius vom Nationalparkamt Hunsrück-Hochwald koordiniert und begleitet. Das Spezialflugzeug wurde im Rahmen der Copernicus Erweiterungsmission CHIME (Copernicus Hyperspectral Imaging Mission for the Environment) zur Verfügung gestellt.

► Mehr Informationen zur Umweltfernerkundung und Geoinformatik

Kontakt

Dr. Johannes Stoffels
Umweltsystemanalyse und Modellbildung
Mail: stoffels@uni-trier.de
Tel. +49 651 201-4698