Trendanalyse fernerkundlicher Zeitreihen für das phänologische Monitoring von Borkenkäfer-Befallsflächen (MIRS)
Borkenkäfermassenvermehrungen sind neben Sturmwürfen in Mitteleuropa eine der größten natürlichen Störungsprozesse in Wäldern und spielen eine wichtige Rolle in der natürlichen Walddynamik. Großräumige Störungen durch Borkenkäfer-Epidemien können eine weitreichende Veränderung der Vegetationsphänologie nach sich ziehen. Eine zeitnahe, flächige und insbesondere auch wiederholte Aufnahme von durch Befall veränderter Phänologie im Feld ist oftmals nicht realistisch. Räumlich explizite, multitemporale Fernerkundungsdaten sind daher eine interessante Alternative bzw. Ergänzung zu im Feld gemessenen Daten. Der Einsatz von mittelaufgelösten Erdbeobachtungsdaten (z.B. Landsat, SPOT u. Sentinel) zur phänologischen Untersuchung im Zusammenhang mit Borkenkäferbefall erscheint vielversprechend und wurde bisher in Mitteleuropa noch nicht hinreichend untersucht.
Mit Hilfe sogenannter Vegetationsindizes (hier: NDVI) aus den spektralen Messungen der Satellitensensoren, werden Aufschluss über die Grünheit und Vitalität der Vegetation gegeben. Von besonderem Interesse ist dabei die Ableitung von Zeitserien dieser Indizes, die es erlauben, einen Bestand über längere Zeit zu beobachten und charakteristische zeitliche Maße abzuleiten.
Die Machbarkeitsstudie MIRS soll es ermöglichen, Aussagen über die Nutzbarkeit von intra-annuellen Landsat-Zeitreihen für das Borkenkäfermonitoring zu erlauben. Im Vergleich zu den bewährten Ansätzen mit räumlich grob aufgelösten Daten gestaltet sich die Methodik der Zeitreihenerstellung und Ableitung der phänologischen Parameter aus Landsat-Zeitreihen jedoch weit aufwändiger. Die in diesem Projekt definierten Aufgabenpakete werden durch die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses bearbeitet. Die durch Befall veränderte Phänologie der Waldflächen wird mit einem kombinierten Ansatz von räumlicher Statistik und multitemporalen optischen Fernerkundungsdaten über einen Zeitraum von 25 Jahren im Nationalpark Bayerischer Wald modelliert. Anschließend sollen die veränderten Waldbestände flächenhaft kartiert werden.
Folgende Fragen werden im Laufe des Projekts beantwortet:
- Lassen sich mit Hilfe phänologischer Maße aus Landsat-Zeitserien vom Borkenkäfer befallene Waldstandorte charakterisieren?
- Lassen sich anhand der phänologischen Indizes unterschiedliche Befallsausmaße unterscheiden?
Die Machbarkeitsstudie soll die Vorbereitung eines Projektantrags des Lehrstuhls für Fernerkundung gemeinsam mit der Nationalparkverwaltung Bayerischer Wald, TU München und Hochschule für angewandte Wissenschaften München auf Gewährung einer Sachbeihilfe bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ermöglichen.
Das Projekt wird im Rahmen des Forschungsfonds der Philosophischen Fakultät I der Universität Würzburg gefördert und soll einen Zeitraum von 01.09.2014 bis 31.05.2015 in Anspruch nehmen.
Kontakt: Dr. Hooman Latifi, Dipl.-Geogr. Carina Kübert
