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Satellitenbeobachtungen auf die Erde bringen
Cover der Eos-Ausgabe vom September 2020
• Satellite Sleuthing erkennt Unterwassereruptionen
• Erdbeobachtungen informieren den Betrieb und die Planung von Städten
• Augen am Himmel verbessern die Pollenverfolgung
• AquaSat gibt Forschern der Wasserqualität neue Augen im Himmel
• Satelliten haben uns etwas über die Erde gelehrt
• Satellitenbeobachtungen auf die Erde bringen

Ein Fallschirm steigt in Richtung Erde ab und trägt über 200 Kilogramm Schwarzweißfilm. Ein Frachtflugzeug der United States Air Force C-130 fliegt in der Nähe, bereit mit einer Reihe von Haken und Kabeln, um den Fallschirm in der Luft zu fangen und seine Nutzlast zu heben. Die Piloten müssen jedoch vorsichtig sein: Die Kapsel enthält klassifizierte Bilder, die für die oberste Ebene von Washington, DC, bestimmt sind.

Die Ladung war eine weitere Lieferung von KH-9 Hexagon, einem Spionagesatellitenprogramm, das vom US-amerikanischen National Reconnaissance Office (NRO) zur Überwachung der Sowjetunion zwischen 1971 und 1986 gestartet wurde. Hexagon war nur eine in einer Reihe verdeckter Missionen des Kalten Krieges, die von den USA verwaltet wurden. geheimdienste und einige schreiben diesen Diensten zu, dass sie den Supermächten helfen, direkte Konflikte zu vermeiden.

Im Jahr 2002 hat die US-Regierung die Bilder von Hexagon freigegeben, und seitdem haben Wissenschaftler die Fotos abgebaut, um Veränderungen in der Welt um uns herum aufzudecken.

Die freigegebenen Bilder sind unglaublich detailliert. Phil Pressel, der als Ingenieur für die Firma arbeitete, die Hexagons Kameras entwarf, sagte, die Bilder seien „viel besser als Google Earth.“ Die Kameras erfassten Objekte so klein wie 0.6 meter breit und schoss die Landschaft aus einem Winkel, anstatt wie andere Satelliten, die die Erde direkt von oben abgebildet. Wissenschaftler haben dreidimensionale Landschaften aus überlappenden Sechseckbildern erstellt und sie als historische Daten in ihren Studien verwendet.

Die Bilder zeigen eine Zeit vor Jahrzehnten der Schmelze, Waldbrände und Erosion. Die Fotos sind Zeitkapseln, und Wissenschaftler haben mit ihnen unzählige Entdeckungen gemacht, darunter fünf hier.

Himalaya-Gletscher schmelzen schnell

Dreidimensionale Ansicht der Himalaya-Gletscher
Dieses digitalisierte Höhenmodell des Himalaya stammt von Hexagon Images. Eine Studie verwendete die digitalen Erhebungen, um die Dicke von 650 Gletschern über 40 Jahre zu messen. Credit: Josh Maurer / LDEO

Die Gletscherschmelze im Himalaya ist bekanntermaßen schwer zu verfolgen. Im Gegensatz zu alaskischen Gletschern, die beim Schmelzen seitlich zurückgehen, werden die Himalaya-Gletscher flacher. Die Veränderung zu messen ist schwierig.

Jetzt können Wissenschaftler die Oberflächenveränderung des Gletschers mithilfe von Hexagon-Bildern abschätzen. Durch die Digitalisierung der überlappenden Fotos erstellten die Forscher in den 1970er Jahren ein digitales Höhenmodell der Gletscher.

Beim Vergleich der Höhe der Gletscher mit aktuellen Messungen stellten die Forscher fest, dass die Gletscher seit 1975 mehr als ein Viertel ihrer Eismasse verloren haben. Die Gletscher in ihrer Studie machen etwa die Hälfte der Gletschermasse im zentralen Himalaya aus und dienen als Leitstern für die Region.

Das Tempo der Schmelze beschleunigt sich ebenfalls. Die Gletscher schmolzen zwischen 1975 und 2000 um einen viertel Meter. Seitdem hat sich die Rate verdoppelt.

Rentiere verlieren in Finnland an Herdentier

Auch Rentiere können Auswirkungen auf Arten haben. Die Rentierhaltung in Nordfinnland ist seit Jahrhunderten eine Lebensweise, aber die moderne Industrie blockiert Migrationskorridore und drückt Herden in kleinere Lebensräume.

Eine Sammlung von Remote-Sourcing-Daten, einschließlich von Hexagon, ergab, dass laut einer Studie seit den späten 1960er Jahren etwa ein Viertel von mindestens einem der finnischen Herddistrikte gestört wurde.

Einige vom Menschen verursachte Veränderungen sind dafür verantwortlich, dass die Reichweite der Rentiere abnimmt. Rodungswälder bedrohen im Winter die einzige Nahrungsquelle der Rentiere: Flechten, die auf dem Boden alter Wälder wachsen. Und mehr als tausend Kilometer neu gebaute Straßen und Wasserkraftwerke teilen auch das Land und erleichtern die Wilderei.

Ohne eine vielfältige Weide- und Waldfläche könnten die Rentiere anfälliger für kurzfristige Klima- und Landnutzungsänderungen sein.

Erdrutsche dringen auf Farmen in Peru vor

In einer anderen Studie verwendeten Wissenschaftler Hexagon-Bilder, um den Schuldigen einer lokalen Gefahr aufzuspüren. In den fruchtbaren Vitor- und Siguas-Tälern im Südwesten Perus verlieren Bauern Land durch eine sich langsam bewegende Bedrohung: Erdrutsche. Die Talmauern fallen in sich zusammen, und langsam bewegende Erdrutsche haben in den letzten 4 Jahrzehnten 7% des Talbodens bedeckt und traditionelle Bauernhöfe zerstört.

Wissenschaftler untersucht einen sich langsam bewegenden Erdrutsch in Peru
Ein Wissenschaftler untersucht einen sich langsam bewegenden Erdrutsch im Vitor-Tal in Peru. Kredit: Pascal Lacroix

Wissenschaftler wandten sich Satellitenbildern von Hexagon und den kommerziellen Satelliten SPOT-6 und SPOT-7 zu, um die Quelle der Dias aufzuspüren. Als sie die Bilder von 1978 bis 2016 durchforsteten, stellten sie fest, dass Erdrutsche unter bewässerten Farmen auftraten. Auf dem Plateau über dem Tal gibt es immer mehr landwirtschaftliche Großprojekte, und die Praxis destabilisiert die Hänge. Leider, jetzt, wo die Erde an den Hängen instabil ist, wird sie sich weiter bewegen.

Aber zukünftige Schäden könnten vermieden werden, schrieben die Autoren, wenn Farmen Wasser effizienter nutzen.

Im Osten des Iran wurden seismische Gefahren entdeckt

Hexagon kann Wissenschaftlern helfen, die Details einer Katastrophe zu rekonstruieren, um zukünftige Missstände zu vermeiden.

Am 16.September 1978 erwachte im Osten des Iran eine schlummernde tektonische Verwerfung. Das Erdbeben der Stärke 7,8 zerstörte die nahe gelegene Stadt Tabas und tötete 85% der Bevölkerung, etwa 11.000 Menschen. Das Ereignis war das erste seiner Art in diesem Gebiet seit mindestens tausend Jahren.

Die Kartierung der Bodenveränderung nach einem Beben hilft Forschern zu verstehen, wie sich Fehler verhalten, und zu erraten, wann ein weiteres Erdbeben eintreten könnte. Aber Wissenschaftler hatten vor dem Beben keine GPS-Tracker am Boden.

Mit Hexagon, SPOT-2 und SPOT-6 kartierte ein Forscherteam die horizontalen Verschiebungen des Bodens vor und nach dem Erdbeben. Aus ihren Berechnungen gingen sie davon aus, dass etwa alle 3.500 Jahre ein Beben der Stärke Mw 7.8 auftreten würde.

Ein Vulkan ist in Bewegung in Island

Ein Besucher schaut sich den Krafla-Vulkan an
Am isländischen Krafla-Vulkan schaut ein Besucher genauer hin. Bildnachweis: CC BY-SA 4.0

Die klassifizierten Bilder glichen auch den Mangel an Instrumenten am Boden während eines Vulkanausbruchs aus.

Eine der größten Eruptionen in der Geschichte Islands begann 1975 bei Krafla, als der Vulkan im Laufe eines Jahrzehnts neunmal ausbrach. Die Eruptionen verursachten Erdbebenschwärme, Bodenschwellungen und verbreiterte Risse. Bedauerlicherweise haben Wissenschaftler während der Krise nur wenige Messungen durchgeführt.

Wissenschaftler verwendeten Hexagon-, SPOT-5- und Luftaufnahmen, um die Uhr zurückzuspulen. Der Ausbruch verursachte eine Öffnung von etwa 8 Metern in der Nähe der Caldera, die sich weiter oben im Riss auf etwa die Hälfte dieser Größe verengte. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Krafla aus zwei verschiedenen Magmaquellen gezogen haben könnte oder dass der Riss eine heterogene Gesteinsstärke aufweist.

Während sich die Erde weiter verschiebt, werden die Hexagon-Bilder für den globalen Wandel in den kommenden Jahrzehnten eine Rolle spielen.

-Jenessa Duncombe (@jrdscience), Mitarbeiterin

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