Ergänzung - Spektrale Signatur der Vegetation

Spektrale Signatur der Vegetation

Die Vegetation bildet einen großen Anteil der Erdoberfläche. Sie ist von ungeheurer Bedeutung, da sie eine wichtige Rolle bei der Regulation der globalen Temperatur, der CO₂-Aufnahme und bei anderen wesentlichen Abläufen übernimmt. In der Fernerkundung kann man aus der Art und Weise, wie die Vegetation die einfallende elektromagnetische Strahlung reflektiert, Nutzen ziehen und Informationen über die Vegetation gewinnen.

Eine zellförmige Blattstruktur und ihre Wechselwirkung mit der elektromagnetischen Strahlung. Der Großteil des sichtbaren Lichts wird absorbiert, wohingegen fast die Hälfte der Strahlung im nahen Infrarot reflektiert wird.

Unter der oberen Epidermis (eine dünne Zellschicht, die die Außenhülle eines Blattes bildet) befinden sich hauptsächlich zwei weitere Zellschichten. Die obere dieser Schichten ist das Palisadenparenchym (Palisadengewebe), welches aus länglichen und dicht aneinander gereihten Zellen besteht. In dieser Schicht befindet sich der Großteil des Chlorophyll, welches ein Protein ist, das dem Einfangen der Sonnenstrahlung dient und den Prozess der Photosynthese antreibt. Die untere der Schichten ist das Schwammparenchym (Schwammgewebe), welches aus unterschiedlich geformten Zellen besteht, die dadurch viel freien Luftraum zwischen sich haben und so den Gasen Zirkulation erlauben.

Neben dem Chlorophyll enthällt das Palisadenparenchym auch andere Pigmente, so wie Carotenoide oder Anthocyane, die für die Absorption des Lichts zuständig sind. Diese Pigmente sind dafür verantwortlich, dass fast alle sichtbare elektromagnetische Strahlung absorbiert wird, vor allem in den blauen und roten Regionen. Die Absorption der grünen Region ist etwas schwächer, wodurch die Vegetation grün erscheint. Somit entkommt nur ein geringer Teil der Energien dem Palisadenparenchym und wird zurück in den Himmel reflektiert. Betrachtet man jedoch die Strahlung im nahen Infrarot (NIR), so ergibt sich ein anderes Bild. Die NIR-Strahlung kann ungehindert durch das Palisadenparenchym und dessen Pigmente in das Schwammparenchym eindringen. Hier haben die freien Lufträume zur Folge, dass die NIR-Strahlung gebrochen und in verschiedene Richtungen weitergeleitet wird. Ungefähr die Hälfte der NIR-Strahlung verlässt das Blatt durch die untere Epidermis, und die andere Hälfte durch die obere zurueck in den Himmel.

Sensoren, die die reflektierte Strahlung im sichtbaren und im NIR-Bereich des Spektrums aufnehmen, werden ein sehr schwaches Signal im blauen und roten, ein etwas höheres im grün und ein sehr hohes Signal im nahen Infrarot feststellen. Wenn die Intensität der einzelnen Signale in einem Graphen dargestellt wird, dann sähe dies wie im folgenden Schaubild aus:

Spektrale Signatur der Vegetation. Vegetation besitzt eine geringe Reflexion im sichtbaren Bereich und eine hohe Reflexion im nahen Infrarot.

Dieses Zusammenspiel geringer Reflexion im Sichtbaren und hoher Reflexion im NIR ist für die meisten Vegetationstypen charakteristisch und wird als spektrale Signatur der Vegetation bezeichnet.