13. März 2019

Wellen auf dem Eis - "Radarauge" TanDEM-X beobachtet kanadische Ice Road Trucks

Aus TanDEM-X-Daten hergeleitete Hebungs- und Senkungskarte
Aus TanDEM-X-Daten hergeleitete Hebungs- und Senkungskarte
Bild 1/3, Quelle: © DLR.

Aus TanDEM-X-Daten hergeleitete Hebungs- und Senkungskarte

Auf der aus TanDEM-X-Daten hergeleiteten Hebungs- und Senkungskarte (nur über Eisflächen auf dem See) lassen die großflächigen wellenförmigen Hebungen und Senkungen der Eisdecke auf schnell fahrende Fahrzeuge schließen, kleinere (unten im Bild) auf langsame.

TanDEM-X-Radar-Intensitätskarte
TanDEM-X-Radar-Intensitätskarte
Bild 2/3, Quelle: © DLR.

TanDEM-X-Radar-Intensitätskarte

Die TanDEM-X-Radar-Intensitätskarte lässt die drei Fahrspuren der Ice Road Trucks gut erkennen. Grund dafür ist die erhöhte Rauigkeit der drei Fahrbahnen. Sie sorgt dafür,dass sie im Bild heller als die Umgebung erscheinen. Norden ist oben im Bild.

Optische Luftaufnahme
Optische Luftaufnahme
Bild 3/3, Quelle: Natural Resources Canada.

Optische Luftaufnahme

Die Luftaufnahme zeigt die drei parallel verlaufenden Fahrbahnen mit Lastwagen, die über die Tibbitt-to-Contwoyto Winterstrasse fahren.

  • Eine Studie vom Canada Centre for Mapping and Earth Observation untersuchte den Nutzen von TanDEM-X für die Unterstützung des Eisstraßenmanagements mit Fokus auf den nordwestlichen Territorien Kanadas.
  • Dabei entstand aus zwei TanDEM-X-Datensätzen eine Abbildung, auf der wellenförmige Hebungen und Senkungen einer Eisdecke zu erkennen sind. Ursache sind die Ice Road Trucks, die in den Wintermonaten über die gefrorenen Seen in Kanada Waren transportieren.
  • Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Erdbeobachtung, TanDEM-X, Klimawandel

Ice Road Trucker in Kanada, sinnbildlich "am Ende der Welt", sind mit ihren tonnenschweren LKW auf den zugefrorenen Seen im kanadischen Nordwesten dank zahlreicher TV-Auftritte auch in Deutschland bekannt. Die Eisstraßen stehen nur wenige Wochen im Jahr zur Verfügung. In dieser Zeit werden tausende Tonnen Material über die "Eisautobahn" bewegt, denn die vereisten Seen bieten im Winter als saisonale Straßen die Möglichkeit, abgelegene Gemeinden und Industrien in den kalten Regionen effektiv und wirtschaftlich effizient zu erreichen. Das Geschäft bleibt dennoch risikoreich – und der Klimawandel verstärkt die Schwierigkeiten der Eisstraßenbetreiber.

Dr. Joost van der Sanden vom Canada Centre for Mapping and Earth Observation untersuchte in einer Studie den Nutzen von TanDEM-X für die Unterstützung des Eisstraßenmanagements. Das Radarbild (Bild 1 oben) veranschaulicht ein Ergebnis der Arbeit: Schnell fahrende Fahrzeuge führen zu wellenförmigen Hebungen und Senkungen der Eisdecke. Vor allem in flachen Gewässern können diese zu Eisdurchbrüchen führen und damit den sicheren Verkehr gefährden. Die Studie konzentrierte sich auf die Winterstraße Tibbitt-to-Contwoyto in den nordwestlichen Territorien Kanadas.

Die Abbildung wurde – unter Verwendung der Methode der differentiellen SAR-Interferometrie – aus zwei TanDEM-X-Datensätzen erzeugt, die im Abstand von zehn Sekunden aufgenommen wurden. Durch den Zeitabstand ist es möglich, vertikale Verschiebungen der Eisbedeckung, die durch den Verkehr verursacht werden, im Zentimetermaßstab mit einer hohen Detaildichte und -genauigkeit zu erkennen, wie sie von keiner anderen Technologie erreicht werden.

Radarsatelliten wie TanDEM-X sind nützliche Werkzeuge zur Sammlung von Informationen und unterstützen das Eisstraßenmanagement durch ihre Fähigkeit, die Eisstraßen in der Dunkelheit des Winters und unter widrigen Wetterbedingungen bildlich hochgenau zu erfassen. Die Radartechnik erlaubt es, wetterunabhängig Daten zu erheben, da sie nicht von der optischen Erkennbarkeit abhängig ist: Schneefall, Regen, Dunkelheit spielen für Radaraufnahmen keine Rolle. Und dank ihrer relativ langen Wellenlänge ermöglichen Radarsatelliten, in das Eis hineinzuschauen und Aussagen über die Qualität und Beschaffenheit der Eisbedeckung zu machen.

Die Studie zeigte, dass TanDEM-X-Daten die Erforschung und das Management von Eisstraßen unterstützen können – im Speziellen, um das Einbrechen der Lastwägen zu verhindern, im englischen Sprachgebrauch auch Moving Vehicle Problem genannt. Die DLR-Winterkampagne PermASAR, die im März 2019 im Norden Kanadas stattfindet, soll einen hochmodernen Radar-Datensatz im X-, C- und L-Band liefern und damit unter anderem das Eisstraßenmanagement durch Radar-Erdbeobachtung unterstützen.

TanDEM-X – und dann?

Eine mögliche Nachfolgemission zu TanDEM-X hat das DLR bereits entworfen: Das Tandem-L-Missionskonzept sieht zwei Radarsatelliten vor, die im L-Band (23,6 Zentimeter Wellenlänge) arbeiten und dynamische Prozesse auf der Erdoberfläche erfassen sollen – global und systematisch.

Ziel von Tandem-L ist es, die Landmasse der Erde im Wochenrhythmus vollständig abzubilden. Bislang benötigt TanDEM-X ein ganzes Jahr dafür. Die Mission wird neue Maßstäbe in der Erdbeobachtung setzen, den globalen Wandel mit einer neuen Qualität beobachten und wichtige Handlungsempfehlungen ermöglichen. Mit der neuen Technologie könnten die dreidimensionalen Strukturen von Vegetations- und Eisgebieten erfasst sowie Deformationen großflächig mit Millimetergenauigkeit vermessen werden

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  • Herr Dr. Joost von der Sanden

    Canada Centre for Mapping and Earth Oberservation
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    Wissenschaftliche Koordinatorin
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  • Thomas Busche
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
    Telefon: +49 8153 28-2193
    Münchner Straße  20
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