Wasserqualität und Fernerkundung

Der Begriff Wasserqualität bezieht sich auf die chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften des Wassers, die auf den Normen für seine Nutzung basieren. Am häufigsten wird der Begriff unter Bezugnahme auf eine Reihe von Normen verwendet, deren Einhaltung - in der Regel durch Aufbereitung des Wassers - bewertet werden kann. Die gebräuchlichsten Normen zur Überwachung und Bewertung der Wasserqualität betreffen die Gesundheit der Ökosysteme, die Sicherheit des menschlichen Kontakts, das Ausmaß der Wasserverschmutzung und den Zustand des Trinkwassers. Die Wasserqualität hat einen erheblichen Einfluss auf die Wasserversorgung und bestimmt oft die Versorgungsmöglichkeiten.

Mit dem Begriff arbeiten Wasserqualitätsmanager und Forscher, die Wasserkörper auf lokaler, regionaler und globaler Ebene überwachen müssen, generell diejenigen, die versuchen, die Auswirkungen von Veränderungen der Wasserqualität auf Ökosysteme, Menschen und die Umwelt zu bestimmen und Küsten- und Oberflächengewässer wiederherzustellen und zu schützen.

Wassermonitoring

Die Überwachung der Wasserqualität liefert Erkenntnisse über die physikalischen, chemischen, biologischen und mikrobiologischen Eigenschaften des Wassers, sowohl im Binnenland als auch an der Küste, um die Entscheidungsfindung in Gesundheits- und Umweltfragen zu unterstützen. Toxische Algenblüten in Seen und Küstengebieten können sich beispielsweise auf Menschen auswirken, indem sie das Trinkwasser oder die Freizeitgestaltung beeinträchtigen, und auf Tiere, indem sie Schalentiere verunreinigen und andere Fische und Meeressäugetiere töten.

Hurrikan Dorian - Sedimenttransport Als der Hurrikan Dorian über die Bahamas und entlang der südöstlichen Küste der Vereinigten Staaten zog, wurde durch seine Wellen eine große Menge an Sedimenten auf dem Meeresboden aufgewirbelt, die dem Ozean in dem Kompositbild der am 7. September 2019 erfassten VIIRS-Daten ein milchiges, aquamarinfarbenes Aussehen verleihen. Die bräunlicheren Farbtöne näher an der US-Küste stammen von den Abflüssen, die durch die starken Regenfälle des Hurrikans entstanden sind. Zwei Umläufe des Suomi-NPP-Satelliten und drei Umläufe des NOAA-20-Satelliten lieferten die VIIRS-Daten, die in dem größeren Bild verwendet werden. Quelle: NASA

Eine Kombination aus boden-, luft- und satellitengestützten Instrumenten ermöglicht ein regionales bis globales Verständnis der Auswirkungen der Wasserqualität, indem sie beispielsweise Informationen über die Farbe des Ozeans liefert, die auf den Bestandteilen des Wassers (wie Sediment, Phytoplankton, organische Stoffe usw.) basiert. Mit Hilfe von Satellitendaten über die Farbe des Ozeans können wir nicht nur feststellen, wo sich eine Algenblüte bildet, sondern auch vorhersagen, wohin sie in Zukunft driften könnte. Die Farbe des Ozeans liefert auch Informationen über die Auswirkungen von Überschwemmungen an der Küste und bei der Erkennung von Flussfahnen.

Süßwasser-Monitoring

Die Überwachung der Wasserfarbe in Süßwasserseen ist von entscheidender Bedeutung, da die Bewertung von Cyanobakterien, Krankheitserregern wie E. coli, vom Menschen verursachten Schadstoffen, Nährstoffeinträgen und der Klarheit des Wassers Auswirkungen auf das Trinkwasser für Menschen und Haustiere, Wildtiere und andere Ökosysteme hat. Da diese Gewässer in der Regel kleiner und von Land umgeben sind, ist es unerlässlich, die Eigenschaften der Sensoren zu berücksichtigen, bevor man sich für einen entscheidet.

Die Größe des Gewässers muss berücksichtigt werden. Für große Seen wie den Viktoriasee oder einen der Großen Seen sind die MODIS- und VIIRS-Daten geeignet. Sie bieten eine gröbere räumliche Auflösung, aber eine häufigere zeitliche Auflösung, was in einem dynamischen System nützlich ist. Für kleine Seen werden Landsat- und Sentinel-Daten benötigt, da sie die benötigte feine räumliche Auflösung bieten, doch ist zu beachten, dass die zeitliche Auflösung grob ist und nur eine monatliche und saisonale Überwachung ermöglicht.

Algenblüte im Lake Pyramid (Nevada) Dieses Bild, das von einem der Copernicus Sentinel-2-Satelliten am 16. September 2021 aufgenommen wurde, zeigt eine massive Algenblüte im Lake Pyramid in Nevada. Der Lake Pyramid wird jedes Jahr von Algenblüten heimgesucht. Das Phänomen wird hauptsächlich mit Cyanobakterien in Verbindung gebracht, die auch als Blaualgen bekannt sind und in großen Konzentrationen für die menschliche Gesundheit schädlich sein können. Die Blüte im Jahr 2021 ist so massiv, dass die Behörden die Bevölkerung dringend aufforderten, den Kontakt mit dem Seewasser zu vermeiden. Die Daten der Copernicus-Missionen eignen sich besonders gut für die Erkennung und Überwachung von schädlichen Algenblüten (Harmful Algal Blooms, HABs) weltweit. Quelle: Copernicus

Weitere Informationen:

• Water Quality Data Pathfinder (NASA EarthData)