Nutzung von satellitengestützten Daten für die Untersuchung von Talsperren

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1 Nutzung von satellitengestützten Daten für die Untersuchung von Talsperren Kerstin Röske November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

2 WRRL Monitoring Phytoplankton Makrophyten/Phytobenthos Makrozoobenthos Fische Physikalisch-chemische Parameter Nährstoffe Sichttiefe, Trübung Temperatur (-verhältnisse) Sauerstoffhaushalt Hydromorphologie (Uferstruktur, Hydrologie,..) Schadstoffe (Wasser und Sediment/Schwebstoffe) Unterstützung durch Fernerkundung möglich? November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

3 Zielstellung Ermittlung des Potentials der Fernerkundung zur Untersuchung der Wasserqualität in sächsischen Talsperren Sind die Ergebnisse der Fernerkundung mit klassischen Gewässeruntersuchungen vergleichbar Untersuchungszeitraum Integration von Satellitendaten in die Umweltüberwachung Räumlich und zeitlich hochaufgelöste Daten, z.b. für Phytoplankton November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

4 Einfluss des Klimas auf die Wasserqualität Untersuchungsgewässer: Talsperre Saidenbach Projekte der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig (Partner: Ökologische Station Neunzehnhain): Langzeitstabilität der biologischen Struktur von TS-Ökosystemen ( ) Die Biotische Struktur von Stauseen ( ) Seit 1976 wurde die Talsperre Saidenbach kontinuierlich untersucht Einfluss von Zirkulations- und Stagnationszeiten auf die Phytoplanktonbiomasse November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

5 Phytoplanktonbiomasse SRP-Konzentration [µg P/l] Entwicklung der Nährstoffkonzentration und der Phytoplanktonbiomasse Phosphat-Konzentration Phytoplanktonbiomasse [mm³/l] Phytoplankton TS SB Diatomeen (Kieselalgen) Diatomeen Chrysophyceen Quelle: Projekte der Sächsischen Cyanophyceen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig Cyanobakterien (Blaualgen) Crypto-/Dinophyceen Chlorophyceen 5

6 Maximum der Frühjahrs-ME [mm³/l] Die Ursachen für den Anstieg der Kieselalgen Winter/Eis Frühjahrsvollzirkulation Sommerstagnation Herbstvollzirkulation : Tage Warme Winter : Eis Frühj.- VZ Sommerstagnation Herbst- VZ Kürzere Eisbedeckung und/oder früherer Eisaufbruch Längere Frühjahrs- Vollzirkulationszeit Dauer der Frühjahrsvollzirkulation [d] verlängerte Wachstumsmöglichkeit Quelle: Projekte der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig 6

7 Maximum der Frühjahrs-ME [mm³/l] Wie geht es weiter? Winter/Eis Frühjahrsvollzirkulation Sommerstagnation Herbstvollzirkulation Tage 75-90: 91-08: 09-11: Eis Frühj.- VZ Sommerstagnation Herbst- VZ Seit 2009 längere Winter kürzere Frühjahrs- Vollzirkulationszeit Dauer der Frühjahrsvollzirkulation [d]? Wie geht es weiter? Quelle: Projekte der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig 7

8 Projektpartner und -struktur Prozesse Vergleichendes Monitoring Freilandversuche Laborversuche Talsperren Nutzung Instrumente Cyanobakterien-Bestimmung Cyanotoxin-Erfassung Wirkungsanalyse Nutzung der Fernerkundung Leitlinien, Empfehlungen, Bewirtschaftung Wasserversorger Weitere Behörden Labore November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

9 Untersuchungsgewässer TS Gottleuba (April 2016) TS Saidenbach (Juli 2016) TS Quitzdorf (Sept. 2016) TS Neunzehnhain II (Juli 2016) Speicher Radeburg II (Juli 2016) November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

10 Untersuchungsgewässer November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

11 Daten, Untersuchungsumfang, Auswertung Datengrundlage: Sentinel-2 A/B und Landsat 8 Bestimmung von Trübung, Sichttiefe, Chlorophyll-a in [μg/l] und HAB (Harmfull Algae Bloom) als Indikator für Cyanobakterien Polygonstatistiken mit Angabe des Median, Mittelwertes, Maximum, Minimum, Pixelanzahl, Prozentualer Anteil am Gesamtpolygon Qualitätskontrolle der Daten durch EOMAP Vergleich der Satellitendaten mit in situ Messungen (Daten LTV und Projekt Cyaquata) November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

12 Abgrenzung der Gewässer Quitzdorf Saidenbach Neunzehnhain Trübung Sentinel Gottleuba Radeburger Stausee Sentinel Sentinel Landsat November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

13 TS Quitzdorf, Sichttiefe November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

14 Beispiel Talsperre Saidenbach Sichttiefe November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

15 TS Saidenbach, Sichttiefe November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

16 Talsperre Quitzdorf Beispiel räumliche Heterogenität, µg/l 68 µg/l 35 µg/l November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

17 TS Quitzdorf, Chlorophyll In situ November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

18 TS Quitzdorf, Cyanobacteria November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

19 Beispiel Talsperre Saidenbach Chlorophyll November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

20 TS Saidenbach, Chlorophyll In situ November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

21 TS Saidenbach, Temperatur November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

22 Zusammenfassung Erste Ergebnisse zeigen teilweise eine recht gute Übereinstimmung von mittels Fernerkundung ermittelten Werten für Sichttiefe, Chl-a und Temperatur im Vergleich zu den in situ Werten Die Auswertung der Satellitendaten (LSAT8, SENT2) führte nicht immer zu den gleichen Ergebnissen Es stellt sich die Frage ob Gewässer-spezifische Auswertealgorithmen notwendig sind, bzw. für bestimmt Gruppen von Gewässern angepasst werden müssen (für Quitzdorf wurde bereits ein spezifischer Algorithmus verwendet) Kalibrierung der Parameter weiter verbessern Die Fernerkundung bietet ein großes Potential für die Untersuchung von Seen und Talsperren November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

23 Wobei kann Fernerkundung behilflich sein Gewässerstruktur (u.a. Ufer) Gewässergüte Daten von gesamter Seeoberfläche, aber keine Tiefenprofile Regelmäßige Aufnahmen, zusätzliche Datensätze Parameter: z.b. Sichttiefe, Trübung, Temperatur (Eisbedeckung), Chlorophyll, Cyanobakterien) Klimaindikatoren (Temperatur, etc.) November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz

24 Danksagung Cyaquata-Team Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen EOMAP November 2018 Dr. Kerstin Röske Referat Oberflächengewässer, Hochwasserschutz