BMon

Ausgangssituation / Motivation

Der Wassergehalt im Boden beeinflusst die gekoppelten Wasser-, Energie-, und Kohlenstoffkreisläufe und ist daher ein wichtiger Parameter in einer großen Anzahl an Anwendungen.

Mit Hilfe von Mikrowellensatelliten lässt sich die Bodenfeuchtigkeit operationell beobachten, bisher aber nur mit einer groben räumlichen Auflösung, die für viele öffentliche Dienste und kommerzielle Anwendungen nicht ausreichend ist.

Inhalte und Zielsetzungen

Diese Beschränkung kann dank der folgenden drei technischen Innovationen überwunden werden:

• Erstens liefert die neue Generation von Satelliten Daten mit einer bisher unerreichten räumlichen und zeitlichen Auflösung. 
• Zweitens ist es heute möglich, Daten von unterschiedlichen Quellen in Modelle zu integrieren und damit effektiv zu verbinden.
• Drittens ist es heute möglich geworden, große und diverse Datensätze mit rechenintensiven Modellen auf Hochleistungs-Cloudplattformen zusammen zu bringen.

Das BMon ("Bodenfeuchte-Monitor") Projekt macht sich diese drei technischen Innovationen zunutze, um ein Cloud-basiertes System für die laufende Beobachtung der Bodenfeuchtigkeit auf einem 100 m Raster über Österreich aufzubauen.

Methodische Vorgehensweise

Ausgehend von Copernicus und EUMETSAT Datenservices wird die Bodenfeuchtigkeit anhand von Sentinel-1 und ASCAT Daten abgeschätzt und mit Modelsimulationen verschnitten, um optimale Abschätzungen der Bodenfeuchtigkeit auf 100 m zu erhalten.

Für eine schnittstellenfreie Implementation werden alle Systemkomponenten auf einer Cloudplattform implementiert. Um eine größtmögliche Repräsentanz der Daten zu erreichen werden die Satellitendaten in drei unterschiedlichen Prozessmodellen, die in der Hydrologie, Agronomie, und Meteorologie Verwendung finden, assimiliert.

Schlussendlich werden die Modellvorhersagen und die Satellitendaten als Ensemble betrachtet, um nicht nur „optimale“ Bodenfeuchtigkeitswerte zu erhalten sondern – was noch wichtiger ist – Unsicherheiten aufgrund unterschiedlicher Eingangsdatensätze und Methoden zu ermitteln.

Für die Validierung werden die Ensembles mit in situ Bodenfeuchtigkeitsdaten und anderen eng mit der Bodenfeuchtigkeit gekoppelten Messungen (Niederschlag, Abfluss, Grundwasserstand, Ernte) verglichen.

Erwartete Ergebnisse

Durch die Zusammenarbeit von Projektpartnern aus der Wissenschaft, öffentlichem Dienst und der Industrie wird ein für Österreich vollkommen neuartiges System für die Beobachtung der Bodenfeuchtigkeit etabliert. Dank der Nutzung einer Cloudplattform mit Zugang zu globalen Satellitendaten ist eine Übertragung von BMon Systemkomponenten auf andere Regionen möglich, und wird für Mali konkret demonstriert. Zehn öffentliche und vier kommerzielle Nutzer (national und international), die alle ein Interesse an einer operationellen Inwertsetzung habe, sind eng in das Projekt involviert.

Als Hauptbedarfsträger und Partner in der Projektdefinition und -umsetzung nimmt das nimmt das Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft (BMLFUW) eine spezielle Rolle ein. Zwei BMon Partnerorganisationen (ms.gis und IAEA) nehmen zum ersten Mal an ASAP teil.

Projektleitung

Technische Universität Wien - Department für Geodäsie und Geoinformation

Projektpartner:innen

• BOKU - Universität für Bodenkultur, Institut für Meteorologie
• Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
• Bundesministerium für Landesverteidigung und Sport
• EODC Earth Observation Data Centre GmbH
• ms.gis
• TU Wien Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie
• Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Technische Universität Wien
Department für Geodäsie und Geoinformation
Univ.Prof. Wolfgang Wagner
Wiedner Hauptstraße 8-10/E120.1
A-1040 Wien