WaCoDis

Ziel des Projektes

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.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Satellitenfernerkundungssensoren des europäischen Copernicus-Programms sowie Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) mit einem In situ-Sensornetzwerk des Wupperverbandes 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, 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 Hotspots 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.

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.

Arbeitsprogramm

Während jeder Projektphase erfolgt zunächst eine Analyse bzw. enge Einbindung eines potentiellen Nutzerkreises in die Konzeption und Anforderungsbeschreibung an das System. Im Anschluss werden die erforderlichen Systemkomponenten implementiert und schrittweise in eine bestehende Geodateninfrastruktur integriert. Jede der drei geplanten Phasen sieht zur Vorbereitung des operationellen Einsatzes eine umfangreiche Test- und Validierungsphase vor.