Gewässermonitoring von Stoffeinträgen über Copernicus-Dienste

Optimiertes Umweltmonitoring für Gewässer und Talsperren durch Satellitendaten

Klimawandel und Intensivierung der Landwirtschaft führen zunehmend zu erhöhten Nährstoffeinträgen in Fließgewässer und Talsperren. Hier setzt das mit insgesamt 1,25 Mio. Euro vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderte Forschungsprojekt „Wasserwirtschaftliche Copernicus-Dienste zur Bestimmung von Stoffeinträgen in Gewässer und Talsperren im Rahmen des Umweltmonitorings“ (WaCoDIS) an. Die Förderung erfolgt im Zuge des mFund-Förderprogramms, Projektkoordinator ist die Hochschule Bochum.

Das Forschungsteam der mit seinen Mitgliedern der EVTAS GmbH, des Wupperverbandes, der 52°North GmbH, des TÜV Rheinland und der Hochschule Bochum.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Satellitenfernerkundungssensoren des europäischen Copernicus-Programms sowie Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) mit einem In situ-Sensornetzwerk zur Gewässerüberwachung kombiniert. Ziel ist die Effizienzsteigerung des Umweltmonitorings mittels innovativer, automatisierter Verfahren zur Sensordatenfusion und -analyse. Besonders im Fokus stehen hierbei die Wasserreinhaltung, der Gewässerschutz und die Sicherung des Zugangs zu sauberem Trinkwasser.

Durch eine interoperable Systemvernetzung von Satellitendaten, In situ-Messdaten des Wupperverbandes, bestehender webbasierter Informationssysteme und neuer Modellkomponenten wird eine aktuelle und präzise räumliche Verortung der Herkunft von Stoffausträgen, deren Quantifizierung sowie eine qualitativ optimierte Modellierung von Stoffeinträgen in Fließgewässer und Talsperren erreicht. Dies ermöglicht die Lokalisierung von Verursachern stofflicher Einträge und damit die zeitnahe Entwicklung, Umsetzung und Überwachung fallspezifischer Maßnahmen zum Gewässerschutz. Das Projekt unterstützt damit unmittelbar auch die Umsetzung der europäischen Wasserrahmenrichtlinie und der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie.

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Erstmalig wird ferner das Potenzial einer kombinierten, automatisierten Analyse der Sentinel-1 und Sentinel-2 Datensätze genutzt, um neben Informationen zur Landbedeckung auch Aussagen über die intraannuelle Variabilität der Bodenfeuchte und des Nährstoffhaushalts (Nitrat- und Phosphorgehalt) flächenbezogen ableiten zu können. Zudem werden Datensätze des DWDs einbezogen, um Auswirkungen von Starkregenereignissen auf die Höhe der Stoffeinträge analysieren zu können.

Nach Projektabschluss steht ein innovatives, webbasiertes Monitoringwerkzeug zur Verfügung, welches an unterschiedlichen wasserwirtschaftlichen Handlungsfeldern zur Vorbereitung des operationellen Einsatzes im Testbetrieb umfassend validiert wurde. Damit stellt das Projektkonsortium Wasserbehörden, Wasserwirtschafts- und Abwasserverbände sowie Kommunen einen optimierten Werkzeugkasten aus Methoden, Anwendungen und Diensten für ein optimiertes Umweltmonitoring zur Verfügung.

Unter der Federführung der Hochschule Bochum bearbeitet ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlern und Fachexperten des Wupperverbandes, der EFTAS GmbH und der 52°North GmbH die Forschungsfragen und setzt die Entwicklungen um. - Kürzlich traf sich das Projektteam gemeinsam mit Vertretern des Projektträgers TÜV Rheinland Consulting GmbH zum Projektauftakt in Bochum.

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