PhaenOPT Entwicklung eines operationellen … · 2017. 6. 8. · 1981 - 2010 1961 - 1990 1981 -...

„PhaenOPT“

-

Entwicklung eines operationellen

Phänologiemonitorings

für den Freistaat Thüringen

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus

14.-16. März 2017, Berlin

Motivation

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

---

aus: TLUG (ed.) (2016): Beobachteter Klimawandel in Thüringen

1961 - 1990

1981 - 2010

2/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

---

aus: TLUG (ed.) (2016): Beobachteter Klimawandel in Thüringen

-7 Tage 1961 - 1990

1981 - 2010

2/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

---

aus: TLUG (ed.) (2016): Beobachteter Klimawandel in Thüringen

-7 Tage 1961 - 1990

1981 - 2010

1961 - 1990

1981 - 2010

2/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

-7 Tage +6 Tage

---

aus: TLUG (ed.) (2016): Beobachteter Klimawandel in Thüringen

1961 - 1990

1981 - 2010

1961 - 1990

1981 - 2010

2/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

Klimawandel in Thüringen

-7 Tage +6 Tage

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aus: TLUG (ed.) (2016): Beobachteter Klimawandel in Thüringen

1961 - 1990

1981 - 2010

1961 - 1990

1981 - 2010

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Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

Welche Folgen hat das auf die Pflanzenwelt in Thüringen?

3/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

Welche Folgen hat das auf die Pflanzenwelt in Thüringen?

• Abnahme der Frost- und Eistage

Kürzere Ruhephasen

• Zunahme der Sommer- und Hitzetage

Längere Vegetationsperiode

3/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

Welche Folgen hat das auf die Pflanzenwelt in Thüringen?

_______ Phänologie: Klima- und witterungsabhängige Erscheinungslehre von

Organismen im Jahresverlauf (www.spektrum.de)

• Abnahme der Frost- und Eistage

Kürzere Ruhephasen

• Zunahme der Sommer- und Hitzetage

Längere Vegetationsperiode

3/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

Welche Folgen hat das auf die Pflanzenwelt in Thüringen?

• Abnahme der Frost- und Eistage

Kürzere Ruhephasen

• Zunahme der Sommer- und Hitzetage

Längere Vegetationsperiode

Zeitliche Änderungen in der

Pflanzenphänologie

3/15

_______ Phänologie: Klima- und witterungsabhängige Erscheinungslehre von

Organismen im Jahresverlauf (www.spektrum.de)

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Motivation

Welche Folgen hat das auf die Pflanzenwelt in Thüringen?

Folgenindikator für

Klimaänderungen

• Abnahme der Frost- und Eistage

Kürzere Ruhephasen

• Zunahme der Sommer- und Hitzetage

Längere Vegetationsperiode

Zeitliche Änderungen in der

Pflanzenphänologie

3/15

_______ Phänologie: Klima- und witterungsabhängige Erscheinungslehre von

Organismen im Jahresverlauf (www.spektrum.de)

PhaenOPT

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Ziel:

Entwicklung, Darstellung und routinemäßige

Beobachtung von Klimafolgenindikatoren im

Freistaat Thüringen.

Aufbau eines Diensts zur operationellen Nutzung

von Satellitendaten an einer Behörde.

Ein erster Dienst soll mit der Beobachtung der

Pflanzenphänologie bereitgestellt werden.

PhaenOPT

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Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Projektpartner:

1. Thüringer Landesanstalt für Umwelt und

Geologie (TLUG) (Projektkoordination)

2. Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU)

3. Jena-Optronik GmbH (JOP)

(im Unterauftrag der FSU)

PhaenOPT

Infos

• Laufzeit: 01.08.2016 bis 31.07.2018 (24 Monate)

• Förderung durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale

Infrastruktur (BMVI)

• COPERNICUS-Kerndienst: „Überwachung des Klimawandels“

• DWD Abteilung Agrarmeteorologie unterstützt und begleitet das Vorhaben. 5/15

Daten & Methoden

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Satellitendaten

Daten & Methoden

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Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Daten & Methoden

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Sentinel 2: Kanäle 2/3/4

Satellitendaten

• Grundlagen der Bearbeitung

• Großräumige Aufnahmen

• Regelmäßige Aufnahmen

• Langjährige Zeitreihen

vorhanden

• Benötigte Szenen sind

kostenlos (z.B. der

europäischen „Sentinels“,

Proba-V, MODIS)

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Daten & Methoden

7/15

Sentinel 2: Kanäle 3/4/8

Satellitendaten

• Grundlagen der Bearbeitung

• Großräumige Aufnahmen

• Regelmäßige Aufnahmen

• Langjährige Zeitreihen

vorhanden

• Benötigte Szenen sind

kostenlos (z.B. der

europäischen „Sentinels“,

Proba-V, MODIS)

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Daten & Methoden

Sentinel-2

www.esa.int

Aqua/Terra (MODIS)

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Satellitendaten

• Grundlagen der Bearbeitung

• Großräumige Aufnahmen

• Regelmäßige Aufnahmen

• Langjährige Zeitreihen

vorhanden

• Benötigte Szenen sind

kostenlos (z.B. der

europäischen „Sentinels“,

Proba-V, MODIS)

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Modellierung Satellitendaten

Daten & Methoden

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Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

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* Normalisierter Differenzierter VegetationsIndex

Modellierung

• Basis: Satellitenzeitreihen

• Ableiten von sog.

Vegetationsindices (z.B. NDVI*)

• Bestimmen phänologischer

Kenngrößen eines Jahres (z.B.

Vegetationsbeginn/-ende)

• Algorithmus: TIMESAT

• Ergebnis: wichtige phänologische

Zeitpunkte

Daten & Methoden

9/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Phänologiedaten Modellierung Satellitendaten

Basis

für

1

Daten & Methoden

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Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Daten & Methoden

Phänologiedaten

• Daten des Deutschen

Wetterdienstes (DWD)

Ehrenamtliche Beobachter

Kontinuierliche Zeitreihe seit

1961 digital abrufbar

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Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Daten & Methoden

Phänologiedaten

• Daten des Deutschen

Wetterdienstes (DWD)

Ehrenamtliche Beobachter

Kontinuierliche Zeitreihe seit

1961 digital abrufbar

• Daten aus „Crowdsourcing“

mobile App „MySeasons“

11/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Phänologiedaten

• Daten des Deutschen

Wetterdienstes (DWD)

Ehrenamtliche Beobachter

Kontinuierliche Zeitreihe seit

1961 digital abrufbar

• Daten aus „Crowdsourcing“

mobile App „MySeasons“

• Ziel: Abgleich mit

Modellierungsergebnissen

Daten & Methoden

11/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Phänologiedaten Modellierung Satellitendaten

Basis

für

1

2

plausibel?

Daten & Methoden

12/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Phänologiedaten Modellierung Satellitendaten

Basis

für

1

2

plausibel?

Modell-

Einstellungen

3

Geodatenbank

Daten & Methoden

12/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Phänologiedaten Modellierung Satellitendaten

Basis

für

1

2

plausibel?

Geodatenbank

Prozesskette Prozesskette

Daten & Methoden

Modell-

Einstellungen

3

12/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Phänologiedaten Modellierung Satellitendaten

Basis

für

1

2

plausibel?

Geodatenbank

Prozesskette Prozesskette

Operationeller Webdienst

bereitstellen 4

Daten & Methoden

Modell-

Einstellungen

3

12/15

Angestrebtes

Ergebnis

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Operationeller Webdienst

• Visualisieren von zeitlichen

Änderungen der Pflanzenphänologie in

Thüringen

• Tool für eigene Berechnungen zur

Verfügung stellen

• Hintergrundinformationen 13/15

Zusammenfassung

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Mit PhaenOPT wollen wir…

• … einen operationellen Dienst zur Beobachtung von

Klimafolgenindikatoren einrichten

• …auf die Folgen des Klimawandels für die Umwelt aufmerksam

machen und diese visualisieren

• …(kostenlose) Satellitendaten der Copernicus-Infrastruktur für ein

Monitoring an einer Behörde nutzen

• …neue Beobachtungsmethoden für die Pflanzenphänologie

testen („Apps“)

Zusammenfassung

14/15

Aktueller Stand

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Aktueller Stand

8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7

AP 1100:

Projektkoordination, Partnerkommunikation

AP 1200:

Nutzerkommunikation

AP 2100:

Datenakquise- und aufbereitung der DWD-Phänologiedaten

AP 2200:

Datenerhebung und -aufbereitung der Satellitendaten

AP 3100:

Harmonisierung der DWD-Phänologiedaten

AP 3200:

Harmonisierung der Satellitendaten

AP 3300:

Phänologische Modellierung

AP 4100:

Extraktion phänologischer Maße

AP 4200:

Entwicklung von Klimafolgenindikatoren

AP 5100:

Aufbau der Geodateninfrastruktur und Datenverarbeitung

AP 5200:

Implementierung der Geodateninfrastruktur

AP 5300:

Implementierung des Kartendienstes zum EO-basierten Phänologiemonitoring

2016 2017 2018

15/15

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus, 14. – 16. März 2017, Berlin

Aktueller Stand

8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7

AP 1100:

Projektkoordination, Partnerkommunikation

AP 1200:

Nutzerkommunikation

AP 2100:

Datenakquise- und aufbereitung der DWD-Phänologiedaten

AP 2200:

Datenerhebung und -aufbereitung der Satellitendaten

AP 3100:

Harmonisierung der DWD-Phänologiedaten

AP 3200:

Harmonisierung der Satellitendaten

AP 3300:

Phänologische Modellierung

AP 4100:

Extraktion phänologischer Maße

AP 4200:

Entwicklung von Klimafolgenindikatoren

AP 5100:

Aufbau der Geodateninfrastruktur und Datenverarbeitung

AP 5200:

Implementierung der Geodateninfrastruktur

AP 5300:

Implementierung des Kartendienstes zum EO-basierten Phänologiemonitoring

2016 2017 2018

15/15

Kontakt:

Oliver Bauer

Tel.: +49 3641 684 447

E-Mail: Oliver.Bauer@tlug.thueringen.de

FKZ: 50EW1611

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