1. Einleitung

Nachweis und Überwachung von Meeresverschmutzungen mit Methoden der Fernerkundung

Die Wahl der Mittel für die Detektion und Überwachung von Meeresverschmutzungen hängt stark von der Art der Verschmutzung ab. Die Menge des Schadstoffes und seine physikalischen Charakteristika bestimmen über die einzusetzende Plattform und den/die Sensor/en.

Flugzeug oder Satellit?

Eine naheliegende Methode, sich aus der Ferne "ein Bild von der Erde zu machen" ist, eine Kamera an einem Flugzeug zu befestigen. Da Flugzeuge in relativ niedrigen Höhen (wenige hundert bis wenige Kilometer über der Erde) fliegen, können so entstandene Fotografien viele Details wiedergeben.

Damit Überwachungsflugzeuge eingesetzt werden können, müssen die Wetterbedingungen relativ gut sein. Starke Winde würden beispielsweise die Genauigkeit der Messungen beeinträchtigen.

Dieses Luftbild zeigt braun und silbrig schimmernde Flecken schweren Heizöls aufgenommen in einer Höhe von ca. 300 m.
Quelle: ITOPF

Auf der anderen Seite gibt einige Vorteile von Satelliten gegenüber Flugzeugen. Zum einen könne Daten über große Flächen aufgenommen werden, auch grenzüberschreitend. Außerdem kann ein Gebiet systematisch beobachtet werden jedesmal wenn ein Satellit auf seiner Umlaufbahn denselben Ort passiert. Eine regelmäßige Überwachung mit Flugzeugen wäre viel zu kostspielig.
Ein weiterer Vorteil ist die Homogenität der erhobenen Daten: die Qualität der Daten bleibt uuml;ber die gesamte Fläche gleich. Satellitenbilder können also einen umfassenden Überblick über das Ausmaß einer Verschmutzung geben.

Radarbild, aufgenommen am 17. November 2002 mit dem ASAR-Sensor auf dem ENVISAT der ESA. Auf dem Bild ist ein Ölfleck zu sehen, der seine Quelle in dem angeschlagenen Öltanker Prestige hat, der 100 km vor der spanischen Küste liegt. Das Öl hat sich in zwei Bahnen in Richtung der Küste ausgebreitet.
Quelle: ESA

Verschmutzung sichtbar machen

Für die Detektion von Meeresverschmutzung eingesetzte Sensoren ermitteln mindestens eine der folgenden Eigenschaften der Meeresoberfläche:

Farbe
Reflexionsvermögen
Temperatur
Rauigkeit

Ein Schadstoff kann dann ermittelt werden, wenn er mindestens eine dieser Eigenschaften verändert. Zum Beispiel hat Öl die Eigenschaft, Wellen an der Meeresoberfläche zu dämpfen. Der Sensor nimmt an dieser Stelle ein Signal geringerer Oberflächenrauigkeit auf im Vergleich zu dem Meerwasser, das den Ölfleck umgibt.

Aktive und passive Sensoren

Aktive Sensoren senden elektromagnetische Wellen aus, um Schadstoffe im Meer ausfindig zu machen. Das Signal wird an der Wasseroberfläche verändert; das reflektierte Signal wird vom Sensor erfasst.

Je nach Sensortyp können aktive Instrumente auch nachts und bei schlechten Wetterbedingungen eingesetzt werden. Radar kann zum Beispiel Wolken und Nebel durchdringen.

Passive Sensoren messen Strahlung, die von der Meeresoberfläche bzw. einem dort befindlichen Schadstoff abgestrahlt oder reflektiert wird.

Passive Systeme sind in der Regel nicht in der Lage, Wolken, Nebel, Dunst oder Regen zu durchdringen. Einzige Ausnahme sind Mikrowellenradiometer, die lediglich bei Starkregen aufgeben. Der Einsatz passiver Sensoren erfordert daher Tageslicht und klaren Himmel und ist somit relativ eingeschränkt (stellen Sie sich vor, es gäbe eine Ölkatastrophe, die nicht entdeckt wird, weil auf dem Bild nichts als Wolken zu sehen sind!).
Unter den entsprechenden Wetterbedingungen können optische Bilder jedoch wertvolle Informationen über das Ausmaß einer Verschmutzung liefern.

Eine Planktonblüte entlang der Westküste Irlands aufgenommen von Envisat

Ein optisches Bild, am 6. Juni 2006 von dem (passiven) Sensor MERIS auf dem ENVISAT der ESA aufgenommen. Das Bild zeigt eine große aquamarinfarbene Planktonblüte im Nordatlantik entlang der Westküste von Irland. Die weißen Streifen sind Wolken.
Quelle: ESA

Häufig wird eine Kombination verschiedener Instrumente eingesetzt, um die Grenzen der einzelnen Sensoren zu überwinden. Dadurch können relativ detaillierte Informationen über das Ausmaß und den Charakter von Schadstoffen im Meerwasser erhoben werden. Zum Beispiel die Größe eines Ölflecks, die Dicke des Ölfilms und sogar die Ölsorte.

Die Handhabung vieler unterschiedlicher Sensoren und die Interpretation der Ergebnisse, die sie liefern, erfordern viel Erfahrung.