Das Earth Observation Center des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeitet an einem satellitengestützten Verfahren, das die Navigation von Schiffen in eisbedeckten Gewässern erheblich erleichert. Die dafür notwendigen hochauflösenden Bilder liefern die Erdbeobachtungsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven sind derzeit mit dem Forschungsschiff Polarstern in der Antarktis unterwegs, um die Anwendbarkeit des Verfahrens zu testen.

Herausforderungen im Eismeer: Temperaturen um den Gefrierpunkt, Stürme und Eisberge

Der starke Rückgang des arktischen Meereises im Sommer eröffnet für die Schifffahrt neue Seewege, die sowohl die Erschließung fossiler Ressourcen als auch eine Verkürzung der Fahrtzeiten von Handelsschiffen ermöglichen. Diese neuen Seerouten bergen jedoch hohe Risiken: Temperaturen um den Gefrierpunkt, Stürme und Eisberge stellen eine Herausforderung für Besatzung und Schiffe dar. Durch die fehlende marine Infrastruktur in diesen Gebieten würden sich im Notfall die Such- und Rettungsaktionen Verunglückter sehr schwierig gestalten. Darüber hinaus gibt es derzeit nur unzureichende Echtzeitinformationen, die von Schiffen für die Navigation durch die Polarmeere genutzt werden können.

Neue satellitengestützte Verfahren sorgen für mehr Sicherheit in Echtzeit

Um die Sicherheit auf Seewegen zu erhöhen, entwickeln die beiden Institute des Earth Observation Centers (EOC), das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das Institut für Methodik der Fernerkundung, satellitengestützte Verfahren. Grundlage hierfür bilden die hochauflösenden Bilder, die von den Radar-Satelliten TerraSAR-X und TanDEM-X geliefert werden. Diese Bilder werden von den Bodenstationen des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums (DFD) in Neustrelitz in der Nähe Berlins empfangen, vor Ort ausgewertet und den Nutzern zeitnah zur Verfügung gestellt. "Hierzu entwickeln wir eine ensprechende Nahe-Echtzeit Prozesskette", sagt Egbert Schwarz vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum. Mittels eines im Institut für Methodik der Fernerkundung entwickelten Algorithmus werden die Daten automatisch auf das Vorhandensein von Schiffen geprüft. "Die integrierte Lösung beinhaltet einen vollautomatisierten Auslieferungsprozess, der die Produkte direkt nach der Prozessierung an das Schiff sendet. Dabei werden gleichzeitig auch Eisberge klassifiziert und als potentielle Gefahr markiert", ergänzt Egbert Schwarz.

Unterwegs im Weddell-Meer

Inwieweit sich dieses Verfahren anwenden lässt, testen DLR und AWI derzeit mit dem Forschungsschiff Polarstern, das sich gerade im Weddell-Meer am antarktischen Kontinent aufhält. Hintergrund der Polarstern-Expedition ist die Untersuchung der Beziehung zwischen der winterlichen Meereisbedeckung und der Populationsdynamik von antarktischem Krill, einer Krebstierart. "Die Satellitenaufnahmen helfen uns sowohl die beste Fahrtroute durch das Eis zu finden, als auch geeignete Schollen zu identifizieren, auf denen dann mehrtägige wissenschaftliche Experimente durchgeführt werden können“, sagt AWI-Meereisphysiker Thomas Krumpen. Darüber hinaus messen er und sein Team an Bord des Polarsterns die Mächtigkeit des Eises mit Hilfe des am AWI entwickelten helikoptergestützten Eisdickenmessgerätes "EM-Bird", denn die Dicke des Meereises lässt sich bis dato nur unzureichend genau mit satellitengestützten Verfahren bestimmen. Die Kombination von Eisinformationen, gewonnen vom Helikopter-Messgerät und Satellit, sollen später der Maritimen Forschungsstelle des DLR in Bremen und dem Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme in Oberpfaffenhofen als Grundlage für Verbesserungen des Verfahrens dienen. Die Kooperation von DLR und AWI in diesem Bereich soll in der nächsten Zeit bei weiteren Forschungsfahrten, auch in die Arktis, fortgesetzt werden.