Barbara Theilen-Willige, Büro für Angewandte Geowissenschaftliche Fernerkundung (BAGF)

Die Türkei wird immer wieder von extremen Erdbeben betroffen, die Schäden beträchtlichen Ausmaßes anrichten. Zur Minimierung und Verhinderung dieser Folgeschäden müssen dringend Konzepte zur Erdbebenüberwachung, zum Katastrophenschutz und für Hilfseinsätze entwickelt werden. In einigen dieser Bereiche werden dazu vermehrt Methoden der Fernerkundung und angewandten Bildinterpretation eingesetzt. Mit Hilfe integrierter Geoinformationssysteme (GIS) können diese Auswertungen mit weiteren Daten verknüpft und zur Analyse verwendet werden. Auf diese Weise werden Karten zur Gefährdungsabschatzung, Pläne zur Evakuierung oder Bebauungspläne erstellt.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes, unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, wurde systematisch untersucht, inwieweit Methoden der Fernerkundung einen Beitrag zur Erfassung erdbebengefährdeter Gebiete in der Nordwest-Türkei sowie deren räumlicher Abgrenzung und Darstellung leisten können. Weiterhin wurde geprüft, welches Potenzial die Verarbeitung verschiedener Geodaten in GIS zur Verdeutlichung und Erfassung von Parametern bietet, die sich verstärkend auf Erdbeben, deren Begleiterschienungen und Folgeschäden auswirken.

Zur digitalen Bildverarbeitung der LANDSAT ETM- und ERS-Daten wurde die Software ENVI der
Fa. CREASO verwendet, für die GIS Applikationen ArcView GIS 3.2 und ArcGIS 8.2 mit den GIS-Erweiterungsprogrammen Spatial Analyst und 3D-Analyst der Fa. ESRI.

Abb. 1: Lage der Stadt Gerede auf der Nordanatolischen Verwerfungszone. Als Grundlage für die Lineamentkartierung im GIS wurden die ERS-Radardaten und LANDSAT-ETM Daten mit ENVI prozessiert.

Abb. 1 zeigt eine Überlagerung von ERS- und LANDSAT ETM-Daten im Bereich der Stadt Gerede, die sich auf der Nordanatolischen Verwerfungszone befindet. Die einzelnen Störungssegmente wurden als rote Linien kartiert. Abb. 2 veranschaulicht, dass sich eine mögliche Tsunamiwellen-Gefährdung im Falle eines größeren Erdbebens im Marmara-Meer auf der Basis von LANDSAT ETM-Daten visualisieren lässt. Die Verknüpfung geophysikalischer und bathymetrischer Daten mit den Auswertungen von Fernerkundungsdaten (Erfassung der Strömungsdynamik im Marmara-Meer) im GIS erlaubt die Erfassung derjenigen Küstenabschnitte, die durch Erdbeben-induzierte Tsunamis vermutlich stärker gefährdet sind.

Abb. 2: Verschiedene LANDSAR ETM RGB-Bandkombinationen und Farbkodierungen zur Erfassung der Strömungsdynamik im östlichen Marmara-Meer auf Basis der Strahlungstemperaturverteilung.

Unter Annahme der Vorzugsrichtung für die Energieabstrahlung in westlicher Richtung bei einer rechtsdrehenden Bewegung entlang der Nordanatolischen Verwerfungszone sowie unter Berücksichtigung von Meeresbodentopographie, Küsten- und Inselmorphologien erscheint es wahrscheinlich, dass zunächst die südlichen Bereiche des Marmara-Meeres vergleichsweise höheren Tsunami-Wellen ausgesetzt sein würden. Diese Bereiche sind in Abb. 3 dargestellt. Letztendlich sind jedoch Erdbebenparameter wie Magnitude, Raumlage des Herdes und dessen Tiefe, Herdmechanismus, Übertragungseigenschaften des Untergrundes, Versatz am Meeresboden, etc. entscheidend, ob es zur Tsunami-Bildung kommt. Durch multiple Reflexionen und Überlagerungen der Tsunami-Wellen, Windeinfluss, aber auch durch mögliche, erdbebeninduzierte, submarine Rutschungen, Nachbeben, etc., ist eine genauere Vorhersage der Tsunami-Wellenverbreitung noch nicht möglich.

Abb. 3: Tsunami-Gefährdung im Marmara-Meer (grau-blau gemusterte Fläche). Durch die Prozessierung der LANDSAT ETM-Kanäle 6.2,2,7,8 in ENVI konnten differenzierte Informationen zur Strahlungstemperaturverteilung gewonnen werden, die Rückschlüsse auf die oberflächennahe Strömungsdynamik erlauben. Im Falle eines größeren Starkbebens im Marmara-Meer könnte die Strömungsdynamik in ähnlicher Weise von der Küstenmorphologie und Meeresbodentopographie beeinflusst werden.

Fazit
Die Integration der LANDSAT ETM-Aufnahmen und ERS-Satellitenradardaten in ein GIS ermöglichte eine optimale Interpretation und Verknüpfung mit anderen Geodaten, was nicht nur zu einer genaueren Lokalisierung gefährdeter Bereiche beiträgt, sondern auch zu einer verbesserten Visualisierung. An der erfolgreichen Umsetzung dieses Forschungsvorhabens hatten ENVI's umfangreiche Werkzeuge zur multisensoralen Rasterbildverarbeitung sowie seine leistungsfähige GIS-Schnittstelle einen wesentlichen Anteil.