Zeitschrift für Hydrogeologie und Hydrotechnik

Flussüberwachung über dem Amazonas- und Donaubecken mittels Multi-Missions-Satellitenradar-Altimetrie

Mostafavi M, Roohi Sh, Emadi R und Torabi Azad M

Der „blaue Planet“ Erde ist zu 70 % mit Wasser bedeckt. Süßwasser macht etwa 2,5 % des Oberflächenwassers der Erde aus und nur 0,26 % des Süßwassers befinden sich in Flüssen und Seen. Flüsse sind die wichtigste Süßwasserressource für den Menschen, deshalb ist zur Überwachung der Wassermenge und -qualität in Flüssen ein zuverlässiges System erforderlich. Wasserstand und Abfluss sind zwei wesentliche Parameter bei einer solchen Überwachung. Satellitenaltimetriemessungen ermöglichen Hydrologen, Abfluss und Speicherung im gesamten Einzugsgebiet zu messen, was viel einfacher ist als die Überwachung von Veränderungen anhand von vor Ort installierten Pegelnetzen. Diese Studie wurde im Amazonas (dem größten Flussgebiet der Welt) und an der Donau (dem zweitgrößten Flussgebiet Europas) durchgeführt. Die für diese Studie verwendeten altimetrischen Daten wurden von der ESA (18 Hz Envisat) und CNES (40 Hz SARAL) erstellt. Um die Wasserstandsschwankungen zu ermitteln, wurden 12 mögliche Szenarien verarbeitet (Ozean, Eis 1, Eis 2 und Meereis-Retracker mit ALL-, MEDIAN- und MEAN-Werten). Nach dem Entfernen von Ausreißern wurde der Wasserstand aus jedem Szenario anhand des verfügbaren Pegels vor Ort validiert, um den zuverlässigsten Wasserstandsschätzer zu finden. Dann wurde der Abfluss der Flüsse in verschiedenen Abschnitten anhand des besten Szenarios geschätzt, d. h. eines Szenarios, das zu einem minimalen RMS für den Wasserstand führt. Zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit der Schätzungen verwendeten wir den quadratischen Mittelwert (RMS) und den Nash-Sutcliffe-Koeffizienten (NS) für Wasserstand und Abfluss. Mit einer Ausnahme liegt der RMS des Wasserstandes zwischen 37 und 72 cm. An der Station Jatuarana am Amazonas wurde eine gute Übereinstimmung zwischen Altimetrie und Vor-Ort-Daten beobachtet. Vor allem folgt der Wasserstand aus den MEDIAN-Werten dem Vor-Ort-Pegelwasserstand besser als der MEAN- und ALLE-Werte. Die Fehler der abgeleiteten Wasserstandszeitreihen betragen im Durchschnitt etwa 55 cm für das Amazonas- und 62 cm für das Donaubecken, mit den besten Ergebnissen unter 40 cm an der Station Jatuarana unter Verwendung von SARAL-Daten. Die besten Entladungsergebnisse wurden auch für die Stationen Budapest (SARAL-Daten) und Baja (Envisat-Daten) unter Berücksichtigung von RMS sowie für Jatuarana (SARAL-Daten) unter Berücksichtigung von NS erzielt.