Im Sommersemester 2023 beschäftigte sich eine Projekt im Rahmen des Moduls „Remote Sensing II“ mit dem Vulkanausbruch auf La Palma. Während ein Großteil der Fernerkundungsdaten im sichtbaren Bereich liegt, wurde in diesem Fall Radar-Daten verwendet. Der gewählte geografische und zeitliche Ausschnitt war der Vulkanausbruch auf La Palma im Jahr 2021. Vulkanausbrüche gehen oft mit viel Rauchendwicklung einher, was eine Analyse im sichtbaren Bereich erschwert. Radar-Daten durchdringen jedoch Wolken, Rauch und ermöglichen somit eine Analyse der Lava auf der Oberfläche. Die Analyse des Ereignisses wurde durch die Nutzung hochauflösender Radardaten des Sentinel-1 Satelliten ermöglicht, die eine zuverlässige Erfassung und Verfolgung von Veränderungen auf der Erdoberfläche gewährleisteten.
Nach Durchführung der erforderlichen Vorverarbeitungsschritte zur Nutzbarmachung der Daten, wurden verschiedene Ansätze verwendet, um die Lavaströme auf La Palma zu lokalisieren und zu kategorisieren. Die SAR-Daten sind in zwei verschiedenen Datensätzen verfügbar: GRD (Ground-Range Detected) und SLC (Single Look Complex). Jeder Datensatz enthält zwei Bänder basierend auf der Richtung, in der das zurückgestreute Signal im Vergleich zum ausgesandten Signal liegt. In unserer Analyse wurde der GRD-Datensatz verwendet.
Zunächst wurden mathematische Operationen mit den Ebenen und Pixelwerten durchgeführt, um das Verständnis für das Programm und den Datensatz zu vertiefen. Die erste Idee war, die Pixelwerte eines Datensatzes vor und nach dem Ausbruch zu teilen. Ein unveränderter Pixel sollte einen Wert von eins haben, während veränderte Pixel davon abweichen. Da sich der Boden in den Bereichen des Lavafeldes stark verändert hatte, wurde ein Schwellenwert festgelegt, um nur größere Änderungen in den Pixelwerten zu identifizieren. Diese Idee wurde durch das Rauschen begrenzt und führte zu keiner signifikanten Lavaerkennung.
Als nächstes wurde ein einfacher Änderungserkennungsalgorithmus auf den Datensätzen vor und nach dem Ausbruch angewandt. Das resultierende Bild war immer noch sehr verrauscht, aber nach Anwendung eines Schwellenwerts war eine Markierung des Bereichs des Lavafeldes sichtbar. Dies konnte durch Verwendung eines georeferenzierten Layers des Lavafeldes, bereitgestellt von Copernicus, überprüft werden.
Der letzte Ansatz war die Anwendung von Offset-Tracking. Bei dieser Funktion werden zwei oder mehr Bilder des gleichen Gebietes zu unterschiedlicher Zeit miteinander verglichen. Dabei wird die Phasendifferenz berechnet. Aus diesen Informationen wird ein Veränderungsvektor berechnet, welcher die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit bereitstellt. Das Ergebnis dieser Methode war am vielversprechendsten. Daraus lässt sich ableiten, dass während des gesamten Zeitraums teilweise Fließgeschwindigkeiten von mehr als 2,4 Metern pro Tag von der Lava zurückgelegt wurden.
Autoren: Robin Klein, Max Göttert, Judith Franke