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, Credit: © 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, Credit: © 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, Credit: 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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