Fernerkundungsüberwachung der Landoberflächentemperatur – Unterstützung der Forschung zum globalen Umweltwandel

In der geowissenschaftlichen Forschung ist die Landoberflächentemperatur (LST) eine entscheidende Variable. Sie dient als Eingangsparameter für verschiedene Oberflächenprozessmodelle, und die Fernerkundungsinversion der LST ist eine Schlüsselmethode zur Abschätzung der Oberflächenenergiebilanz auf regionaler und globaler Ebene. LST-Variationen werden von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter Topographie, Landformen, Vegetation und Klima. Durch Fernerkundungsmessungen können wir LST-Daten für verschiedene Regionen und Zeiträume gewinnen. Dies ermöglicht es uns, die Auswirkungen dieser Faktoren auf die Temperatur zu untersuchen und anschließend Themen wie Klimawandel, Ökosystemreaktionen und Stadtentwicklung zu erforschen.

Vorteile der Fernerkundung der Oberflächentemperatur

Die Überwachung und Analyse der Landoberflächentemperatur mithilfe von Fernerkundungsdaten bietet Vorteile wie hohe räumliche und zeitliche Auflösung, große Abdeckung und geringe Kosten. Da Fernerkundungsdaten schnell umfangreiche Informationen zur Landoberflächentemperatur liefern, ermöglichen sie die Echtzeitüberwachung und -analyse von Temperaturänderungen über große Gebiete. Darüber hinaus erlaubt die hohe räumliche und zeitliche Auflösung von Fernerkundungsdaten die Erfassung der räumlichen und zeitlichen Verteilungseigenschaften der Landoberflächentemperatur. Im Vergleich zu herkömmlichen bodengestützten Beobachtungen verbessern fernerkundungsbasierte Überwachungsmethoden die Effizienz der Überwachung deutlich und senken die Kosten.

CAS Xiguang Aerospace – Shanghai Oberflächentemperaturinversion

Shanghai ist ein bedeutendes Wirtschaftszentrum meines Landes. Mit seiner rasanten sozioökonomischen Entwicklung haben sich die Veränderungen in der Stadtlandschaft und den Landnutzungsmustern tiefgreifend auf die Entwicklung des städtischen Ökosystems ausgewirkt.Unter den vielfältigen ökologischen und umweltbezogenen Auswirkungen der Urbanisierung steht der städtische Wärmeinseleffekt in engem Zusammenhang mit Veränderungen der städtischen Landnutzung und der sozioökonomischen Aktivitäten der Menschen und ist eine umfassende Zusammenfassung und ein Spiegelbild der städtischen ökologischen Umwelt.Als Reaktion darauf führte das Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in Xiguang eine Fernerkundungsüberwachung der Oberflächentemperatur in Shanghai durch und erstellte eine Inversionsergebniskarte.Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist die Oberflächentemperatur in den Bezirken Jinshan, Songjiang und Jiading in Shanghai höher als normal, während die Oberflächentemperatur im Bezirk Chongming niedriger als normal ist. 

△ Verteilung der Vegetationsbedeckung in der Stadt Wuxi im August 2023

Weitverbreitete Anwendung der Fernerkundungsüberwachung der Landoberflächentemperatur

Aktuell finden Fernerkundungsdaten zur Landoberflächentemperatur breite Anwendung in der Umweltüberwachung, der Dürreüberwachung, der Frostschadenüberwachung, dem Wassermanagement in der Landwirtschaft und der Waldbrandprävention. Die Qualität der Landoberflächentemperaturdaten ist entscheidend für die Simulations- und Vorhersageergebnisse verschiedener Landoberflächenprozesse. Bei der Überwachung von Dürre und thermischen Anomalien in der Landwirtschaft werden häufig Langzeitdaten der Landoberflächentemperatur verwendet, um historische Mittelwerte zu ermitteln und als Referenz für die Bewertung von Dürre oder Anomalien zu dienen. In der Überwachung der thermischen Umwelt spiegelt die Landoberflächentemperatur die räumlichen Unterschiede der thermischen Umwelt am direktesten wider und wird daher häufig zur Überwachung des städtischen Wärmeinseleffekts in verschiedenen Maßstäben eingesetzt. In der globalen Klimaforschung stellen Parameter, die die Intensität und Ausdehnung von Landoberflächentemperaturdaten charakterisieren und aus Langzeitdaten gewonnen werden, in den letzten Jahren ein neues Anwendungsgebiet für Landoberflächentemperaturdatenprodukte dar. Da sich globale Landoberflächentemperaturdatenprodukte hinsichtlich räumlicher und zeitlicher Auflösung, Genauigkeit, Zeitspanne und Abdeckungsgenauigkeit kontinuierlich verbessern, wird die Landoberflächentemperatur eine zunehmend wichtige Rolle in der globalen Klimaforschung spielen.

Die Überwachung und Analyse der Landoberflächentemperatur mittels Fernerkundungsdaten steht derzeit vor mehreren Herausforderungen. Erstens beeinflussen Qualität und Genauigkeit der Fernerkundungsdaten die Ergebnisse der Landoberflächentemperaturmessung maßgeblich. Daher erfordert die Datenverarbeitung sorgfältige Korrektur und Rauschentfernung, um die Genauigkeit der Messergebnisse zu verbessern. Zweitens bedarf die Interpretation und Anwendung von Landoberflächentemperaturdaten einer umfassenden Analyse unter Einbeziehung weiterer Umweltfaktoren, um vollständigere Informationen zu erhalten. Darüber hinaus müssen die Überwachung und Analyse der Landoberflächentemperatur mit Feldbeobachtungen und Modellsimulationen kombiniert werden, um die Ergebnisse gegenseitig zu verifizieren und zu ergänzen und so die Zuverlässigkeit und Effektivität der Messergebnisse zu erhöhen.