Projekt:FE Auswerteverfahren 1/Schnee/Storvold 2005

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Storvold 2005[Bearbeiten]

Storvold, R., Malnes E. und Lauknes, I., 2005: Using Envisat ASAR WideSwath Data to Retrieve Snow Covered Area in Mountainous Regions.EARSeL e Proceedings 4(2), S.150–156

Diese Publikation beschreibt die Bestimmung von Schneebedeckung in gebirgigen Gebieten Südnorwegens mithilfe von Envisat ASAR WS (Advanced Synthetic Aperture Radar Wide Swath) Daten, wofür ein Verfahren zur Erkennung von feuchtem Schnee modifiziert wurde. Abschließend führten die Autoren einen Vergleich zu den Ergebnissen der Schneekartierung aus optischen Methoden (MODIS) durch.

Da besonders im Gebirge oder nördlichen Bergland der Jahresabfluss zu mehr als 50% aus Schneeschmelze gespeist wird, ist es für Abfluss-Vorhersagen wichtig die Eigenschaften der Schneedecke sowie deren räumliche Verteilung genau zu kennen. In diesen Gebieten in Norwegen liegt jedoch oftmals starke Wolkenbedeckung vor, wodurch die Ermittlung der schneebedeckten Gebiete durch optische Verfahren eingeschränkt wird. Aus diesem Grund untersuchten STORVOLD ET AL die Schneekartierung mithilfe von ASAR WS Daten, welche unabhängig von Witterung und Lichtverhältnissen aufgenommen werden können.

Die Bestimmung der Gebiete mit feuchtem Schnee führten die Autoren angelehnt an andere Publikationen (Nagler und Rott, 2000; Koskinen et al, 1999) durch. Diese nutzen die Absorptionsabhängigkeit des Radarsignals vom Flüssigwassergehalt in der Schneedecke, um das verschiedene Rückstreuverhalten des aktuellen Bildausschnittes und des Referenzbildes beurteilen zu können. Diese Referenzbilder wurden dabei unter schneefreien oder Trockenschnee-Bedingungen aufgenommen. Da jedoch mithilfe der ASAR WS Daten ein sehr großes Gebiet betrachtet werden konnte, traten bei der Festlegung des Referenzbildes Probleme auf. Diese waren durch die starke Inhomogenität des Untersuchungsgebietes gegeben, wobei besonders die Exposition der Hänge sowie die Unterschiede im regionalen Klima sich besonders entscheidend auswirkten. Um dieses Problem zu lösen, zogen die Autoren Daten über die Oberflächentemperatur mit ein. Dadurch konnten Bilder, die eine Oberflächentemperatur oberhalb des Gefrierpunktes aufwiesen, aus der Referenzbild-Wahl ausgeschlossen werden.

Die Gebiete mit trockenem Schnee wurden anhand der Wahrscheinlichkeit, für die unter den gegebenen Umständen trockener Schnee vorliegt, ermittelt. Dabei wurden sowohl die Umgebung des Bildes in Abhängigkeit von feuchtem Schnee sowie die Oberflächentemperatur betrachtet. Die Autoren erstellten zusätzlich eine Karte, die anzeigt, inwieweit man der so ermittelten Schneebedeckung vertrauen kann, um die Güte im Vergleich zu der optisch bestimmten Schneeverteilung beurteilen zu können.

Mithilfe dieses Kriteriums und der Schneebedeckungskarten wurden abschließend die Ergebnisse mit den Ergebnissen aus dem optischem Messsystem MODIS verglichen. Dabei war zu erkennen, dass die MODIS-Darstellung eine wesentlich höhere Häufigkeit an einzelnen schneebedeckten Bildpunkten besitzt als die anhand von Envisat ASAR WS Daten bestimmte Karte. Die Autoren begründen dies damit, dass letzteres Verfahren einen binären Algorithmus zur Schneekartierung nutzt. Im Allgemeinen wird die Übereinstimmung zwischen den zwei Verfahren von 90% jedoch als sehr gut und erfolgreich angesehen.