Dürre und Trockenperioden bedrohen zunehmend den Ackerbau. Um Ernten zu sichern, ist die Bodenfeuchte ein wichtiger Faktor. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) testet neue Radartechnologien über dem Gebiet der italienischen Tavoliere-Ebene durch. Das Ziel: Für eine effizientere Wasserwirtschaft sorgen.

Effizientere Agrarwirtschaft: Radarmessungen für Bodenfeuchte

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Dürre und Trockenperioden bedrohen zunehmend den Ackerbau. Um Ernten zu sichern, ist die Bodenfeuchte ein wichtiger Faktor. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) testet neue Radartechnologien über dem Gebiet der italienischen Tavoliere-Ebene durch. Das Ziel: Für eine effizientere Wasserwirtschaft sorgen.

In Europa betreffen Dürre und Trockenperioden insbesondere die Mittelmeer-Region mit ihren bedeutenden Obst-, Gemüse- und Getreideflächen. Um angesichts des globalen Klimawandels Ernten weiterhin zu sichern, muss die Wasserversorgung angepasst werden. Zusammen mit dem italienischen Institut für Elektromagnetische Umweltsensorik IREA führt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zwei Radar-Messkampagnen über dem Gebiet der Tavoliere-Ebene durch. Die neuen Radartechnologien sollten ermöglichen, die Feuchtigkeitsverteilung in Pflanzen und den obersten Bodenschichten abzubilden, um gezielt Maßnahmen einleiten zu können.
 
Die Forschenden haben im April und Juni 2022 zwei mehrtägigen Testkampagnen in Italien durchgeführt. Die erhobenen Daten dienen dazu, Verfahren zur Ableitung des Informationsprodukts „Bodenfeuchte“ in Hinblick auf aktuelle wie zukünftige europäische Radarsatellitenmissionen anzuwenden und zu testen. Die Verteilung der Bodenfeuchte in der abgebildeten Region wird in Form einer Karte geografisch dargestellt. Die Ergebnisse der Messkampagnen sind insbesondere für die Radarsatellitenmission Tandem-L von Bedeutung. Diese könnte zukünftig die Bodenfeuchte neben anderen Klimavariablen global in den Blick nehmen.

Radarsysteme für Bodenmessungen

Als Testgebiet nutzt das Team landwirtschaftliche Flächen in der Tavoliere-Ebene: Das Gebiet ist für seinen kritischen Wasserhaushalt bekannt und erstreckt sich über etwa 4.000 Quadratkilometer. Dort herrscht das typische, halbtrockene Mittelmeerklima mit einem durchschnittlichen Jahresniederschlag von 450 Millimeter. Der Boden wird hauptsächlich als Ackerland genutzt. Im April führte das deutsch-italienische Forschungsteam an zwei aufeinanderfolgenden Tagen Messungen des Wassergehalts in der Vegetation und der oberen Bodenschicht durch. Zeitgleich überflog es die Flächen mit dem F-SAR-System des DLR.
 
In vier langen Flügen erstellte das Radarsystem an Bord des DLR-Forschungsflugzeugs Dornier DO 228 simultan Aufnahmen in den Frequenzbereichen C- und L-Band – was eine bessere Vergleichbarkeit der Ergebnisse ermöglicht. Aus den Radardaten wird die Verteilung der Feuchte in Vegetation und Boden abgeleitet sowie deren Veränderungen über einen bis zu 30-stündigen Zeitraum verfolgt. Eine Bewertung der Qualität der Radarmessergebnisse erfolgt durch Vergleich mit den „in-situ“ Messungen am Boden, unter Verwendung einer aktuellen Landnutzungskarte.
 
Radarsensoren auf einem Flugzeug liefern vergleichbare Daten wie Systeme an Bord von Satelliten. Das F-SAR-Instrument an Bord der Dornier DO 228 wurde insbesondere dafür entwickelt, die Datenqualität zukünftiger Satellitenradare zu simulieren. So nahm das DLR-Team bei ihren Messflügen Bildserien in einem bestimmten zeitlichen Rhythmus auf. Im Rahmen einer laufenden ESA-finanzierten Studie soll nun untersucht werden, mit welcher Qualität sich Informationen über die sich ändernde Feuchte in Vegetation und Boden aus den simulierten Bildern extrahieren lassen. (dlr/futureorg/iodata/iovolution)

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