1. Bodenverschlechterung
Abschätzung des Risikos einer Wüstenbildung mit Hilfe der Fernerkundung
Karten des Wüstenrisikos zeigen die Wahrscheinlichkeit für den Fortschritt der Wüstenentstehung in den dargestellen Gebieten. Das Risiko wird berechnet, indem verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, ähnlich wie die Faktoren, die für das USLE/RUSLE- Modell verwendet werden. Ein zusätzlicher Faktor, der bei der Ausbreitung von Wüstengebieten eine sehr wichtige Rolle spielt, ist die Bodenfeuchte. Kann der Boden Wasser zurückhalten (was dann der Fall ist, wenn der Tongehalt des Bodens höher ist als der Sandgehalt), so ist das Risiko der Wüstenentstehung geringer. Die Verfügbarkeit von Wasser ist ein entscheidender Faktor für das Wachstum der Vegetation, welche die Wüstenentstehung und die Bodenerosion generell einschränkt. Die Temperatur ist ein weiterer Faktor, der insbesondere für die Art der Bodenerosion wichtig ist. Bei steigender Temperatur nimmt die Verdunstung zu, wodurch trockene Bedingungen begünstigt werden.
Quelle: Natural Resources Conservation Service, US-Landwirtschaftsministerium (1999)
Die drei wesentlichen Indikatoren, die für die Untersuchung der Wüstenbildung mit Fernerkundung genutzt werden, sind Vegetationbedeckung, Oberflächentemperatur der Landoberfläche (LST, von "Land Surface Temperature") und Bodenfeuchte. Die Oberflächentemperatur wird geschätzt, indem die thermischen Bänder in Satellitenbildern genutzt werden. Die thermischen Bänder befinden sich in atmosphärischen Fenstern, die in den infraroten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums liegen. Unter Anwendung des Planckschen Strahlungsgesetztes ist es auf Grundlage der Menge der von der Oberfläche emittierter Energie möglich, die Oberflächentemperatur zu berechnen.
Die Bodenfeuchte kann mit Hilfe von Radarbildern abgeschätzt werden. Ein Mikrowellenimpuls wird bei einer bestimmten Wellenlänge emittiert und das reflektierte Signal wird detektiert (weitere Informationen über Radar erhalten Sie hier). Das Radarsignal wird bei bestimmten Wellenlängen durch die Dielektrizitätszahl des Materials, auf das der Radarpuls trifft, beeinträchtigt. Bei steigender Bodenfeuchte nimmt die elektrische Leitfähigkeit des Bodens zu. Diese Eigenschaft macht man sich zu Nutze, um die Bodenfeuchte mittels Radarstrahlung einzuschätzen.
Die Vegetationsbedeckung kann ebenfalls aus Fernerkundungsdaten berechnet werden, indem Vegetationsindizes verwendet werden, welche die Menge der vorhandenen Vegetation oder die vegetationsbedeckte Fläche angeben. Die Wahl des Vegetationsindex richtet sich normalerweise nach der Art der vorliegenden Vegetation. In den meisten Fällen wird der einfache NDVI-Index oder ein daraus abgeleiteter Index (z.B. SAVI, TSAVI oder andere) verwendet.
Bei dem obenstehenden Bild handelt es sich um ein Falschfarbenbild. In der oberen linken Ecke sind ackerbaulich genutzte Flächen zu sehen. Mit Vegetation bedeckte Bereiche sind rot dargestellt, da die Vegetation ein hohes Reflexionsvermögen im nah-infraroten Bereich des Spektrums aufweist, diese erscheint rot. Im Allgemeinen sind die hellroten Bereiche von gesunder, intakter Vegetation bedeckt, während dunkelrote Bereiche auf alte Vegetation hinweisen, die sich am Ende ihrer Wachstumsperiode befindet. Auf diesem Bild stellen die dunkelroten Bereiche Wälder dar, die an den Seiten der Gebirgskämme wachsen. Unbewachsenes, brachliegendes Land ist hier in blau dargestellt, da der Boden ein niedriges Rückstreuvermögen im nah-infraroten Bereich besitzt.
Gesunde und dichte Vegetation weist im nah-infraroten Bereich ein hohes Reflexionsvermögen und eine niedrige Rot-Rückstreuung auf. Wenn die Pflanzen beginnen abzusterben, nimmt das Reflexionvermögen im nah-infraroten Bereich ab, und da das Chlorophyll abgebaut wird, steigt die Reflexion roten Lichtes. Diese Eigenschaft wird bei manchen Vegetationsindizes unter anderem verwendet, um die Vegetationsbedeckung abzuschätzen. Diese Indizes kombinieren die Rückstreuung im nah-infraroten und roten Bereichen des Spektrums (z.B. NDVI oder SAVI), um einen Wert zu erhalten, der die Vegetationsbedeckung repräsentiert. Diese Werte werden bei der Berechnung des Risikos einer Wüstenbildung als Indikatorwerte für die Vegetationsbedeckung verwendet.
