In den Nachrichten sehen wir Bilder des Schiffes, auslaufendes Öl und Menschen, die das Öl beseitigen, aber wo landet dieses Öl eigentlich? In den Berichten lesen und hören wir, dass etwa 1000 Tonnen Öl, das entspricht etwa 20 Tankwagen, ausgelaufen sind. Was bedeutet das? In einer Entfernung von etwa 9500 Kilometern von uns können wir uns das nicht so schnell oder einfach selbst ansehen. Mit Hilfe von Satelliten ist das jedoch möglich.
Zeitleiste
Die Erde wird rund um die Uhr von Satelliten beobachtet; derzeit sind etwa 2600 aktive Satelliten im Einsatz, die Daten über die Erde sammeln. Für die Fernbeobachtung nutzen wir die Daten, die von optischen und Radarsatelliten erfasst werden. So können wir auch für die Strände der MV Wakashio einen Einblick in die Veränderungen zwischen dem 25. Juli und dem 22. August gewinnen. Auch die Folgen des Ölaustritts lassen sich erkennen.
Im Zeitraum vom 25. Juli bis zum 22. August können wir auf die optischen Bilder von Landsat 8, Sentinel-2 und WorldView-3 zurückgreifen; Radarbilder sind von Sentinel-1 verfügbar. In der nebenstehenden Abbildung haben wir die Ereignisse und Bilder zeitlich dargestellt.
Optisch betrachten
Schauen wir uns zunächst einmal die optischen Bilder von Landsat-8, Sentinel-2 und WorldView-3 an. Am 16. Juli, eine Woche vor der Strandung, sehen wir auf dem nebenstehenden Bild vom 16. Juli, wie wunderschön die Gegend aussieht. Ein herrlich blaues Meer, Korallenriffe und schöne Strände.
Das Landsat-8-Bild, das am 29. Juli nach der Strandung aufgenommen wurde, zeigt das Gebiet und die MV Wakashio sehr deutlich. Einzelheiten sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen.
Auf dem nebenstehenden Sentinel-2-Bild vom 11. August ist die MV Wakashio zu sehen. Außerdem sind vier Tage nach Beginn des Lecks Ölspuren im Wasser zu erkennen.
Mit Radar schauen
Nun interessieren wir uns für das Leck und dessen Auswirkungen auf das Gebiet. Um dies anschaulich darzustellen, verwenden wir die Radarbilder von Sentinel-1A und 1B in ERDAS Diese Satelliten nutzen einen Synthetic-Aperture-Radar-Sensor, der unter allen Licht- und Wetterbedingungen Bilder liefert. Synthetic Aperture Radar (SAR) ist eine Radartechnik, die beispielsweise zur Darstellung der Landschaft oder von Schiffsbewegungen eingesetzt wird.
Auf dem Bild sehen wir das Sentinel-1B-Bild vom 10. August in ERDAS ; auf dem Radarbild ist die MV Wakashio als heller weißer Punkt deutlich zu erkennen. Das ausgetretene Öl ist als große schwarze Spuren im Wasser klar zu erkennen.
Um die Folgen des Ölaustritts deutlich darzustellen, ziehen wir auch das Sentinel-1-Bild vom 29. Juli heran. Die MV Wakashio ist deutlich zu erkennen, der Ölaustritt jedoch nicht, da das Schiff erst am 6. August begann, Öl auszutreten. Dies ist unser Referenzbild.
Am 17. August wird der vordere Teil des Schiffes abgeschleppt, was sich ebenfalls im veränderten Radarbild erkennen lässt. Der „Punkt“ im Radarbild, der die Reflexion der MV Wakashio darstellt, ist „kleiner“ geworden.
Die vier verschiedenen Radarbilder von Sentinel-1 zeigen nicht nur, dass das Schiff gestrandet ist, sondern auch, dass es sich nach der Strandung noch weiterbewegt hat. Außerdem zeigen die Bilder die Ergebnisse der Bergungsaktion. Denn der vordere Teil des Schiffes, bestehend aus Bug und Laderaum, wurde am 17. August abgeschleppt.
Außerdem können die Radarbilder Ölspuren im Wasser sichtbar machen, was eigentlich ganz logisch ist. Öl ist dichter als Wasser und reflektiert die Radarenergie daher anders als das Wasser. Dies zeigt sich in den Satellitenbildern als dunkle Flecken auf der Wasseroberfläche.
Die Aufnahmen vom 16. und 22. August zeigen zwei wichtige Ereignisse rund um die Strände der MV Wakashio. Dabei handelt es sich um das Brechen des Schiffes bzw. die Bergung des Bug- und Rumpfabschnitts. Die folgenden Bilder zeigen diese Ereignisse in Nahaufnahme.
Radarbilder analysieren
Wenn wir uns die optischen Bilder und Radaraufnahmen ansehen, stellen wir fest, dass sich im Zeitraum vom 25. Juli bis zum 22. August rund um die MV Wakashio viel abspielt. Durch die Analyse der Radaraufnahmen können wir dies deutlicher darstellen.
Zunächst werden wir die Coherent Change Detection (CCD) auf die Bilder vom 29. Juli und 10. August anwenden. CCD eignet sich besonders gut zur Erkennung von Veränderungen, die sich am Boden ereignen.
Auf dem nebenstehenden Bild sehen wir das Sentinel-1B-Bild vom 10. August in ERDAS Auf dem Radarbild ist die MV Wakashio als heller weißer Punkt deutlich zu erkennen. Das ausgetretene Öl ist als große schwarze Streifen im Wasser klar zu erkennen.
CCD kombiniert zwei SAR-Bilder desselben Ortes, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, und erstellt mithilfe eines Algorithmus ein neues Bild. Dieses Bild hebt die Unterschiede zwischen den beiden Zeitpunkten hervor.
Am 15. August bricht das Schiff auseinander; vor dem Steuerhaus bricht der Bug- und Laderaumabschnitt ab. Bilder davon sind auf dem Sentinel-2-Bild vom 16. August zu sehen; auch Aufnahmen von „Mobilisation Nationale Wakashio“ zeigen dies, siehe Abbildung nebenstehend.
Das Bild zeigt die Unterschiede zwischen den beiden Zeitpunkten; es geht um die Veränderung der Rückstreuungsmerkmale des Radarbildes. Konkret sehen wir hier die Bestätigung der Ölspuren am 10. August. Außerdem sehen wir die MV Wakashio als roten Fleck (Position am 29. Juli) und als grünen Fleck (Position am 10. August) im Bild. Eine schnelle Messung zeigt, dass sich das Schiff um 500 Meter bewegt hat. Um sich Veränderungen bei der Analyse von Radarbildern leicht zu merken: „red has fled“, also „Rot ist verschwunden“.
Dieser Bruch ist auch auf dem Radarbild vom 16. August deutlich zu erkennen. Dieses Bild werden wir gemeinsam mit dem Radarbild vom 22. August (also nach der Bergung des größten abgebrochenen Teils) mittels CCD-Analyse untersuchen.
Deutlich sichtbar, wenn auch schon deutlich weniger als bei der vorherigen Analyse, ist das Öl. Ebenfalls als großer roter Fleck zu erkennen ist der zu diesem Zeitpunkt geborgene, abgebrochene vordere Teil des Schiffes. Die CCD-Aufnahmen zeigen deutlich die Veränderungen in der Umgebung, sowohl rund um das Schiff als auch die Ölspuren im Wasser, die wir auf dem Bild vom 22. August optisch bestätigt sehen.
Wo ist das Öl geblieben?
Nun wollen wir das Öl aus dem Radarbild herausfiltern, um es deutlich darzustellen, denn wir möchten wissen, wie groß das Katastrophengebiet ist, wie lang die Küstenlinie ist und wo das Öl ans Ufer gespült wird. In ERDAS nutzen wir dafür zunächst die Radar-Speckle-Unterdrückung, mit der wir Rauschen aus dem Radarbild „herausfiltern“. Das Prinzip des Radars besteht darin, dass es die von der Erdoberfläche reflektierte Energie wieder auffängt, um so ein Bild zu erzeugen. In diesem Bild findet sich auch Rauschen, also Energie, die nicht direkt vom Objekt reflektiert wurde, sondern beispielsweise über einen Winkel. Dieses Rauschen, das sogenannte Speckle, filtern wir heraus, um eine klare Unterscheidung zwischen dem Wasser und dem Öl auf dem Wasser treffen zu können.
Auf dieses „entfleckte“ Bild wenden wir nun die Darstellung „Level Slice“ an; damit können wir im Histogramm, der energetischen Verteilung des Radarbildes, das Helle vom Dunklen (Öl, dichtere Materie) unterscheiden. Die Reflexion von Öl auf Wasser unterscheidet sich nämlich in unserem Radarbild von der Reflexion von Wasser allein. In Abbildung 15 oben sehen wir im linken Teil das gefilterte Radarbild, der rechte Teil zeigt in Graustufen das Öl auf Wasser. Auf diese Weise können wir das „Öl“ aus dem Radarbild extrahieren, um es anschließend über das optische Bild zu legen. So sehen wir ganz deutlich, wo sich das Öl in dem Gebiet befindet.
Da ist das Öl!
Das nebenstehende Bild vom 10. August zeigt sehr deutlich das Öl, das von der MV Wakashio in diesem Gebiet stammt.
Sechs Tage später, am 16. August, ist ein deutlicher Rückgang der Ölmenge auf dem Wasser zu beobachten. Der größte Teil des Öls ist bereits aus dem Schiff ausgelaufen und an Land gespült worden.
Übrigens können wir den roten Streifen oben rechts im Bild ignorieren; dies ist der Rand des Radarbildes. Diese Ränder werden als dunkle Linien dargestellt, stellen jedoch keine Reflexionen von Objekten dar.
Am 22. August stellen wir fest, dass noch nicht das gesamte Öl angespült ist. Wir sehen jedoch, dass sich die Ausbreitung des Öls seit Beginn des Lecks auf dasselbe Gebiet beschränkt hat.
Zusammenfassend lässt sich anhand von Satellitenaufnahmen feststellen, dass die MV Wakashio im Zeitraum vom 25. Juli bis zum 22. August nicht stillgelegt war und in zwei Teile zerbrochen ist. Der Großteil des Öls hat sich über das Gebiet ausgebreitet und ist an Land gespült worden. Dieses Gebiet und die dazugehörige Küstenlinie können wir vermessen.
Das Ergebnis: Über eine Strecke von mindestens etwa 35 km ist Öl an der Küste zu finden. Was die Fläche betrifft, so erstreckt sich das Gebiet über ~80 km², was in etwa der Größe der Stadt Groningen entspricht. Das letzte Bild vom September gibt dies in groben Zügen wieder.
Der Nationale Krisenstab von Mauritius hat erklärt, dass die Katastrophe, obwohl sie schwerwiegend erscheint, nur ein kleines Gebiet von Mauritius betrifft. Inzwischen wurden 1.122 Tonnen flüssiger Abfall und 792 Tonnen fester Abfall aus dem Gebiet entfernt. Eine schnelle Reaktion, die genaue Kenntnis des Standorts des Abfalls und der Einsatz aller verfügbaren Kräfte haben dafür gesorgt, dass der Schaden begrenzt blieb. Wir können von Glück sagen, dass es sich lediglich um einen Massengutfrachter handelte, der auf Grund lief. Ein durchschnittlicher Öltanker transportiert etwa 25.000 bis 80.000 Tonnen Öl, das ist 25- bis 80-mal so viel wie die Menge, die aus der MV Wakashio ausgelaufen ist.
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Harald ist Business Consultant bei IMAGEM. Er fungiert als Bindeglied zwischen Wirtschaft, Vertrieb und Technik und kümmert sich inhaltlich um die Kunden. Gemeinsam mit den Entwicklern erarbeitet er Lösungen für den Bereich öffentliche Ordnung und Sicherheit, für Bildungseinrichtungen oder für digital twins.
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Harald Görtz
Unternehmensberater
