OP³

Zeitraum

August 2020 - Juli 2022
Kontaktperson

Dr. Shungu Garaba

MSYS Team Dr. Shungu Garaba
Fördermittelgeber

Discovery Campaign, European Space Agency

OP³

Ocean Plastics Polarization Properties

Charakterisierung der Lichtpolarisationseigenschaften von unbehandeltem und im Meer gesammeltem Plastikmüll für die Fernerkundung von Plastik im Meer

Es wird davon ausgegangen, dass Satelliten der entscheidende Faktor für die Erkennung, Identifizierung, Quantifizierung und Verfolgung von Kunststoffen in Meeresabfällen (PML) in großen georäumlichen Maßstäben sein werden. Bereits jetzt haben bahnbrechende, auf wissenschaftlichen Erkenntnissen basierende Forschungsarbeiten gezeigt, dass PML einzigartige spektrale Reflexionssignaturen im ultravioletten (UV, 280 nm) bis kurzwelligen infraroten (SWIR, 2500 nm) Spektrum aufweist. Laufende Forschungsarbeiten befassen sich auch mit der Bewertung des Bedarfs und der Kosten von hyperspektralen Informationen, die für die Unterscheidung und Identifizierung von PML unerlässlich sind. Die Fernerkundung von PML kann jedoch aufgrund der sehr starken Lichtabsorption von Wasser im Infrarotspektrum sowie der möglichen Maskierung von PML-Signalen durch atmosphärische Korrekturmaßnahmen eine Herausforderung darstellen. Um eine genaue Erkennung von PML zu gewährleisten, sind daher ergänzende optische Informationen erforderlich. Messungen des Polarisationszustands des aus dem Wasser austretenden Lichts haben sich als wichtiges Hilfsmittel erwiesen, um komplexe Lichtsignale aus dem Wasser zu entschlüsseln und Wasserinhaltsstoffe zu ermitteln. Andererseits könnte unterirdisches PML Tenside aus der Produktion von "Bio-Fouling" induzieren. Diese Tenside wiederum glätten Kapillarwellen, die durch polarimetrische Fernerkundung nachgewiesen werden können. Im Zusammenhang mit den künftigen Satellitenmissionen PACE (NASA) und 3MI-Sentinel-5 (ESA, EUMETSAT), die mit hyperspektralen Radiometern und Polarimetern ausgestattet sind, schlagen wir vor, die Polarisationssignatur von PML im Vergleich zu anderen natürlichen Meerwasserbestandteilen umfassend zu charakterisieren: (i) Laborexperimente, (ii) In-situ-Messungen, (iii) vorhandene Polarisationsdaten von älteren Satellitenmissionen (z. B. PARASOL). Für diese Charakterisierung werden moderne polarimetrische Sensoren sowie theoretische Modelle der Lichtausbreitung in PML-kontaminierten Gewässern (Akkumulationszonen im offenen Ozean und in Ästuarsystemen) genutzt, wobei der Schwerpunkt auf der Polarisation der Wasseraustritte und den oberflächennahen Tensiden/Rauhigkeit liegt. Dies ist als wichtige Ergänzung zu den Copernicus-Maßnahmen im Rahmen der operativen Satellitenmissionen Sentinel 1 und 2 vorgesehen, die sich als potenzielle Überwachungsanwendungen für PML erwiesen haben.
 

(Stand: 05.08.2021)