Analyse raum-zeitlicher Dynamiken von Feuchtgebieten unterschiedlicher Klimazonen mit ENVISAT ASAR

Abstract

Feuchtgebiete sind aufgrund ihrer zahlreichen regulierenden Eigenschaften wichtige Bestandteile unserer Umwelt. Sie sind dynamische Ökosysteme die hochsensibel auf jegliche Umweltänderungen reagieren. Die Fernerkundung stellt eine effiziente Methode dar um dynamische Prozesse der Feuchtgebiete zu beobachten und zu analysieren. Radarstrahlung hat sich aufgrund ihrer Abhängigkeit von hydrologischen Eigenschaften und der Vegetationsstruktur des Beobachtungsfeldes als geeignet für das Monitoring von Feuchtgebieten erwiesen. In dieser Masterarbeit werden daher mit Radardaten im C-Band Bereich von Envisat ASAR GM die raum-zeitlichen Dynamiken von Feuchtgebieten verschiedener Klimazonen untersucht. Hierfür werden verschiedene Feuchtgebietsarten weltweit gewählt und mithilfe von zwei verschiedenen Untersuchungsansätzen auf ihr dynamisches Verhalten analysiert.<br />Im ersten Ansatz wird dabei der von Wissenschaftlern der TU Wien eingeführte Scaling Layer der Untersuchungsgebiete analysiert, der die Korrelation zwischen Rückstreuzeitreihen im lokalen und regionalen Maß wiedergibt. Hierbei wird zwischen Feuchtgebieten und deren Umgebung differenziert, wobei ebenfalls der Einfluss der Korrelationsfenstergröße untersucht wird. Der zweite Untersuchungsansatz befasst sich mit der Korrelation der Feuchtgebiete mit deren Einzugsgebieten. Hierfür werden die aus einem Geländemodell abgeleiteten Einzugsgebiete in Zonen gleicher Fließlänge unterteilt und deren Rückstreuzeitserien mit den zugehörigen Feuchtgebieten korreliert. In diesem Zusammenhang wird weiters untersucht, ob es, aufgrund von zur Regenzeit versetzt eintreffenden Fluten, zu höheren Korrelationen durch einen zeitlichen Versatz kommen kann. Im Zuge der Untersuchungen dieser Arbeit werden in beiden Ansätzen Unterschiede zwischen salinen und nicht salinen Feuchtgebieten deutlich.<br />So zeigt sich eine starke Abhängigkeit des Scaling Layers saliner Feuchtgebiete von der Korrelationsfenstergröße, sowie negative Korrelationswerte der salinen Feuchtgebiete mit deren Einzugsgebieten, im Gegensatz zu den nicht salinen Feuchtgebieten.<br />

Wetlands are an important part of our environment because of their regulating nature. Furthermore they provide habitat for a diversity of plant and animal life. They are dynamic ecosystems which are highly sensitive to any environmental alterations. Remote sensing offers an efficient method to monitor and analyse their processes. Radar waves have proven to be suited for monitoring wetlands, as they are sensitive to hydrological conditions and vegetation structures. In this master thesis C-band Envisat ASAR GM radar data is therefore used to analyse spatial-temporal dynamics of wetlands of various climatic zones.<br />For this purpose worldwide several types of wetlands were chosen and tested for their dynamic behaviour by two different approaches. In a first approach the scaling layer, introduced by scientists of the TU Vienna, depicting the correlation of local and regional backscatter values, is used to analyse the study areas. Within this approach wetlands and surrounding areas are differentiated and the influence of the correlation window's extent is tested. The second approach treats the correlation of the wetlands and their catchments. For this purpose catchments are divided into zones of equal flowlength and their backscatter time series are correlated with those of the corresponding wetlands. In this regard it is tested if the correlation increases with temporal offset, because of floods which arrive in the wetlands after a certain delay to rain events.<br />In the course of these analyses, differences between saline and non saline wetlands became obvious in both analysing approaches.<br />