Publikationen
Bühler, Y.; Christen, M.; Kowalski, J. & Bartelt, P. (2011):
Sensitivity of snow avalanche simulations to digital elevation model
quality and resolution. Annals of Glaciology 52(58), pp. 72-80.
Bühler,
Y.; Christen, M.; Margreth, S. & Bartelt, P. (2010): Simulation und
Visualisierung von Lawinen im dreidimensionalen alpinen Gelände. Geomatik Schweiz, 108, 410 - 413
Bühler,
Y.; Hüni, A.; Christen, M.; Meister, R. & Kellenberger, T. (2009):
Automated detection and mapping of avalanche deposits using airborne
optical remote sensing data. Cold Regions Science and Technology, 57, 99 - 106
Christen,
M.; Kowalski, J. & Bartelt, P. (2010): RAMMS: Numerical simulation
of dense snow avalanches in three-dimensional terrain. Cold Regions Science and Technology, 63, 1 - 14
Dozier, J.; Green, R; Nolin, A. & Painter, T. (2009): Interpretation of snow properties from imaging spectrometry. Remote Sensing of Environment, 113, 25 - 37
Lehning, M.; Voelksch, I.; Gustafsson, D.; Nguyen, T.; Staehli, M. & Zappa, M. (2006): ALPINE3D: a detailed model of mountain surface processes and its application to snow hydrology. Hydrological Processes, 20, 2111 - 2128
Schweizer, J.; Kronholm, K.; Jamieson, J. & Birkland, K. (2008): Review of spatial variability of snowpack properties and its importance for avalanche formation. Cold Regions Science and Technology, 51, 253 - 272
Warren, S. (1982): Optical properties of Snow. Reviews of Geophysics and Space Physics, 20, 67 - 89
Links
Fernerkundung - Der Blick von oben
Flugzeug- und satellitengestützte Fernerkundungssensoren
können zusammenhängende Daten über grosse Flächen auch in unzugänglichen
Gebieten aufnehmen. Diese Eigenschaften machen sie zu einem wertvollen Werkzeug
für die Schnee- und Naturgefahrenforschung.
Fernerkundungsinstrumente lassen sich grob in drei Gruppen
unterteilen:
Optische Sensoren
(passiv) messen das an der Erdoberfläche reflektierte Sonnenlicht in
verschiedenen Wellenlängen und können so interessante Informationen über physikalische und chemische Eigenschaften der Oberfläche von Objekten erfassen. Solche
Daten sind meist relativ einfach interpretierbar und haben eine sehr hohe
räumliche Auflösung, allerdings sehen diese Sensoren nicht durch Wolken hindurch und
können deshalb nicht bei schlechtem Wetter eingesetzt werden.
Radar Sensoren (aktiv)
senden Radarwellen aus und messen den Anteil, welcher an der Erdoberfläche
reflektiert wird. Radarwellen können Wolken durchdringen und auch bei schlechtem
Wetter Daten erfassen. Zudem dringen die längeren Wellen auch in
Materialien wie Schnee ein und liefern so wichtige Informationen über tiefer liegende
Schichten. Allerdings sind Radardaten relativ schwierig zu
interpretieren, hier besteht noch Forschungsbedarf.
LiDAR Sensoren (aktiv)
senden Wellen im sichtbaren oder nahinfraroten Bereich des elektromagnetischen
Spektrum aus und messen die Laufzeit bis zur Erdoberfläche und zurück. Daraus
lassen sich sehr präzise Modelle der Geländeoberfläche erstellen. Diese
Technologie kann aber nur von Flugzeugen und Helikoptern aus eingesetzt werden
und beschränkt sich deshalb auf kleinere Flächen.
Das SLF setzt Fernerkundungssensoren unter anderem für folgende Anwendungen und Forschungsfragen ein:
Digitale Geländemodelle
DEM (digitale Geländemodelle) und DSM (digitale
Oberflächenmodelle) sind die Grundlage für die numerische Simulation von
Massenbewegungen wie Lawinen, Murgänge oder Steinschlag mit RAMMS (Christen et al. 2010) und für viele
weitere Forschungsanwendungen. Wir erforschen verschiedene Technologien zur
Herstellung von präzisen Geländemodellen im Hochgebirge wie LiDAR oder photogrammetrische Bildkorrelation.
In den alpinen Testgebieten Wannengrat, Davos und Dorfbach, Mattertal testen wir verschiedene Methoden zur Herstellung von Geländemodellen und überprüfen deren Genauigkeit. Wir untersuchen ausserdem die Auswirkungen der Geländemodellqualität und Auflösung auf Simulationsresultate (Bühler et al. 2011).
Kartierung von Lawinen
Aktuelle Informationen über Lawinenniedergänge sind essenziell für die Lawinenwarnung
und Lawinenforschung. Nach Extremereignissen wie dem Winter 1999 können
Fernerkundungssensoren eingesetzt werden um die Ereignisse grossflächig zu
kartieren. Dabei sind vor allem die Auslaufdistanz, die Anrisszonen und die Ablagerungshöhen von grossem Interesse. Mit neu entwickelten Verfahren zur automatisierten Erkennung von
Lawinenkegeln können die riesigen Datenmengen effizient und schnell ausgewertet
werden (Bühler et al. 2009). Diese Informationen sind auch für die Evaluation und Kalibration der Lawinendynamik-Modellen wichtig.
Kleinräumige Variabilität der Schneehöhe
Informationen über die Schneehöhe und ihre räumliche
Variabilität sind relevant für zahlreiche Anwendungen in der Schnee- und
Lawinenforschung, zum Beispiel für Untersuchungen zur Lawinenbildung oder Schneeverteilung (Schweizer et al. 2008) sowie für die Hydrologie (Lehning et al. 2006). Heute wird die Schneehöhe vorwiegend
durch Punktmessungen an Stationen oder von Beobachtern erhoben, diese Methoden können aber die
räumliche Variation im Alpinen Gelände nicht erfassen. Wir testen
fernerkundungsbasierte Methoden zur grossflächigen, kontinuierlichen Erhebung
der Schneehöhe und evaluieren deren Potential für die Einbindung in bereits existierende Dienstleistungen wie die Lawinenwarnung oder die Abflussvorhersage.
|
|
Dreidimensionale Darstellung der Schneehöhe abgeleitet aus flugzeuggestützten Scannerdaten im Raum Wannengrat, Davos GR.
|
Kartierung von Schneetypen
Die Reflexion der Sonnenstrahlen im Nahinfrarot reagiert
stark auf Schnee-Eigenschaften wie die Korngrösse (Warren 1982). Insbesondere grobkörniger
Altschnee und angefeuchteter Schnee erscheinen deutlich dunkler im Bild als zum
Beispiel feinkörniger Triebschnee. Deshalb können optische Fernerkundungsinstrumente
genutzt werden um verschiedene Schneetypen zu unterschieden (Dozier et al. 2009). Wir testen sowohl
flugzeug- wie auch satellitengestützte Instrumente auf ihre Eignung für die Schneetypenkartierung.
|
|
Derselbe Ausschnitt einer schneebedeckten Fläche einmal für unser
Auge sichtbar und einmal im Nahinfrarot (für unser Auge unsichtbar).
|
Kontakt
