Satellitendaten gegen Waldbrände

Forschungserkenntnisse eines Projekts an der Universität Trier tragen dazu bei, dass die Waldbrandgefahr genauer prognostiziert werden könnte.

Der Waldbrandgefahrenindex (WBI) des Deutschen Wetterdienstes gibt in den potenziell gefährlichen Monaten März bis Oktober an, wie hoch das Risiko eines Waldbrands ist. Der Index stützt sich dabei bisher ausschließlich auf meteorologische Daten wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Windgeschwindigkeit und Niederschlag. „Natürlich sind hier aber weitere Faktoren relevant, wie etwa die Bodenfeuchte oder der vorherrschende Waldtyp“, erklärt Dr. Henning Buddenbaum die Schwächen des bisherigen Index.

Die beiden Projektleiter Prof. Dr. Thomas Udelhoven und Dr. Henning Buddenbaum haben mit Satellitendaten ein präziseres Modell für den Waldbrandgefahrenindex erstellt.

Die Kombination aus sandigen Böden, die kaum Wasser halten, und den leicht brennbaren Kiefern-Nadeln führen etwa in Brandenburg zu einem deutlich erhöhten Waldbrandrisiko. Vermehrte Waldbrandgefahr herrscht aber durch den Klimawandel in ganz Deutschland: „Bisher gibt der Index nur eine meteorologische Übersicht. Durch die Erhebung an nur wenigen verschiedenen Stationen und der damit geringen räumlichen Genauigkeit wird die Waldbrandgefahr vor Ort zum Teil stark unterschätzt“, so der Geoinformatiker.

Im Projekt BrandSat arbeiteten Forschende der Universität Trier und der Humboldt-Universität zu Berlin deshalb an der Weiterentwicklung des Prognoseinstruments. Während in Berlin Satellitendaten vergangener Waldbrände analysiert wurden, verarbeiteten Buddenbaum und sein Team in Trier die aktuellen Satellitendaten und erstellten Konzepte, um den WBI zu erweitern. „Zum einen konnten wir anhand der Daten eine auf den Hektar genaue Karte der Baumarten in Rheinland-Pfalz erstellen. Die Kartendaten haben wir dann mit dem Faktor Trockenheit verbunden, indem wir den Blattwassergehalt der Kronen analysiert haben“, führt der Forscher aus. „So können wir aus den Satellitendaten Faktoren zur Bestimmung der Waldbrandgefahr räumlich sehr genau erheben und den WBI gezielt verbessern.“

Links: Waldbrandgefahrenindex-Stufen für Rheinland-Pfalz am 31. Juli 2020. Der WBI versieht Rheinland-Pfalz fast komplett mit der höchsten Gefahrenstufe. Rechts: Durch die Ergänzung von Daten zu Waldtypen, Baumarten und Trockenheit, die im WBI+ einberechnet sind, kann der Index nun kleinräumige Muster bestimmen. So kann die Waldbrandgefahr deutlich genauer und zuverlässiger vorhergesagt werden.
Links: Waldbrandgefahrenindex-Stufen für Rheinland-Pfalz am 31. Juli 2020. Der WBI versieht Rheinland-Pfalz fast komplett mit der höchsten Gefahrenstufe. Rechts: Durch die Ergänzung von Daten zu Waldtypen, Baumarten und Trockenheit, die im WBI+ einberechnet sind, kann der Index nun kleinräumige Muster bestimmen. So kann die Waldbrandgefahr deutlich genauer und zuverlässiger vorhergesagt werden.

Die Daten stammen dabei hauptsächlich von zwei Copernicus-Satelliten, die der europäischen Weltraumorganisation ESA gehören. Die kostenfrei verfügbaren Datensätze werden durch eine Software, die der Trierer Juniorprofessor David Frantz in seiner Dissertation entwickelte, automatisiert heruntergeladen und vorverarbeitet. Mit den vorverarbeiteten Daten konnten die Geoinformatiker die Baumarten, den Waldtyp und den Kronenwassergehalt der jeweiligen Bäume, der auch Aufschluss über die Trockenheit an den Waldböden gibt, vom südlichen Pfälzer Wald bis in die Eifel kartieren. „Den Kronenwassergehalt zu bestimmen, ist dabei der wesentlich schwierige Teil, weil er sich häufiger ändert. Zum anderen liegen aber auch nicht jeden Tag ausreichend qualitativ hochwertige Daten der Satelliten vor. Oft sind zu viele Wolken im Aufnahmebereich und die optische Satelliten kreisen nur alle drei bis fünf Tage über dem gleichen Gebiet“, beschreibt Buddenbaum die Herausforderungen.

Das im Projekt entstandene geoinformatische Konzept könnte nun auf das gesamte Bundesgebiet übertragen werden, um den Waldbrandgefahrenindex langfristig zum sogenannten „WBI +“ zu erweitern. Parallel hat der Deutsche Wetterdienst bereits Erkenntnisse seines eigenen geförderten Projekts in das Prognoseinstrument einfließen lassen, sodass der Gefahrenindex nun stündlich erhoben wird und auch im Winter zuverlässige Prognosen liefert. Eine Prognose-Unsicherheit bleibt aber immer: Menschen sind ein großer Einfluss-Faktor und für die meisten Waldbrände verantwortlich.

Kontakt

Dr. Henning Buddenbaum
Geoinformatik
Tel. +49 (0)651-201 4729
Mail: buddenbaumuni-trierde