DIGITAL

PhenObserve

Kalibrierung der Sentinel-Landoberflächenphänologie mit bodenphänologischen Beobachtungen für landwirtschaftliche Anwendungen

Motivation

In den letzten Jahren sorgten Klimaextreme immer häufiger zu großen Schäden in der österreichischen Landwirtschaft. Besonders hart getroffen hat es im Jahr 2016 die Obst- und Weinbauern aufgrund des späten Frostes, der zu einem Schaden von rund 200 Mio. Euro allein in der Steiermark führte.

Derzeit übliche Schadensquantifizierungen beruhen oft auf groben Schätzungen von Landwirten oder allgemeinen Berechnungen auf der Grundlage statistischer Zahlen auf Gemeindeebene. Manchmal werden auch Erhebungen mittels Drohnen (UAVs) durchgeführt. Je nach verwendeter Methode mangelt es den so gewonnenen Daten jedoch an Verfügbarkeit für große Flächen, Zugänglichkeit, Quantität und/oder Qualität.

Mittlerweile fehlt den öffentlichen Institutionen und auch den Versicherungsgesellschaften oft ein objektiver Blick auf die Dimensionen der geschädigten Gebiete vor und nach dem Ereignis. Um die effiziente Überwachung und den erforderlichen Überblick zu ermöglichen, wird die Bewertung der durch Wetterereignisse verursachten Schäden verbessert. Zu diesem Zweck werden die Fernerkundungsdaten der europäischen Erdbeobachtungssatelliten S-2 und S-3 genutzt, um detaillierte phänologische Informationen zu generieren und diese mit meteorologischen Modellen für verbesserte Schadenprognosen zu verbinden.

Spätfrostgefahr für die Apfelblüte
Apfelblüte

Apfelblüte, Credit: Pexels/ Abby Chung

Bei Spätfrost entstehen oft massive Schäden an Fruchtansätzen, die sich in weiterer Folge in verminderter Qualität oder geringeren Erträgen widerspiegeln.

Im von der FFG geförderten Projekt PhenObserve entwickeln die Forscherinnen Carina Sobe und Manuela Hirschmugl vom Institut DIGITAL gemeinsam mit den Projektpartnern Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) und CloudFlight Austria GmbH ein Frühwarnsystem für potenzielle Spätfrostschäden basierend auf Satellitenbildzeitreihen und meteorologischen Modellierungen.

Aus phänologischen Beobachtungen, bei denen über die Naturkalender APP der ZAMG (www.naturkalender.at) jeder mitmachen kann, und Reflexionskurven aus den Satellitenbilddaten werden wichtige phänologische Entwicklungsstadien, wie etwa die Apfelblüte, ermittelt. Verknüpft mit Wetterbeobachtungen und Wettervorhersagen werden diese in ein Frühwarnsystem für mögliche Frostschäden integriert.

Trockenschäden beim Mais: Vom Satellit aus beobachtet

Doch nicht nur Spätfrost, auch extreme Trockenperioden können zu erheblichen landwirtschaftlichen Ertragseinbußen führen, wie etwa im Jahr 2015, als es zu einem österreichweiten Ernteverlust bei Körnermais von mehr als 22 % aufgrund von Trockenheit kam.

Für die Erfassung von Trockenschäden in der Landwirtschaft liefert die Fernerkundung ebenfalls schnelle und flächendeckende Informationen. Diese helfen einerseits bei der Prognose von Ernteerträgen und bieten andererseits auch den Versicherungen die Möglichkeit, einen objektiven Überblick über das flächenhafte Schadensausmaß zu erhalten und können damit die Abwicklung der Ersatzzahlungen unterstützen.

Die folgende Abbildung zeigt potentielle Trockenschäden bei Maisflächen und ihre Entwicklung über die Zeit.

Trockenschäden bei Maisflächen auf Basis von Satellitenbildern

Trockenschäden bei Maisflächen in Niederösterreich im Jahr 2018 erfasst auf Basis von Satellitenbildern. Credit: Pixabay (free)

Projektpartner

Das Projekt wird von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) koordiniert. Das Konsortium besteht aus JOANNEUM RESEARCH als Forschungspartner und Cloudflight Austria GmbH als Industriepartner. Mehr Informationen finden Sie hier.

Fördergeber

Dieses Projekt wird teilweise von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) unter der Projektnummer 873653 finanziert.

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