Kartierung der salzhaltigen Böden der Welt mithilfe von Fernerkundungstechnologien

Ein Forscherteam hat eine Methode entwickelt, mit der sich der Salzgehalt von Böden weltweit mit beeindruckender Präzision bis auf 10 Meter genau messen lässt. Diese Verbesserung erfüllt den dringenden Bedarf an präzisen Bodenversalzungsbestimmungen – ein zentrales Problem, das die landwirtschaftliche Produktivität und die Bodengesundheit weltweit beeinträchtigt.

Bodenversalzung, eine Form der Bodendegradation, betrifft weltweit über eine Milliarde Hektar und beeinträchtigt die landwirtschaftliche Produktivität sowie die Umwelt. Bisherige Versuche zur Kartierung der Bodenversalzung stießen aufgrund des geringen Detaillierungsgrades der verfügbaren Datensätze und der Schwierigkeit, die kontinuierlichen Veränderungen des Salzgehalts im Boden darzustellen, auf Herausforderungen.

Das Forschungsteam erkannte diese Herausforderungen und entwickelte ein Modell, das Sentinel-1/2-Bilder, Klimadaten, Geländeinformationen und fortschrittliche Algorithmen des maschinellen Lernens nutzt. Ziel war es, den Salzgehalt des Bodens in fünf Klimaregionen zu schätzen.

Die Ergebnisse wurden in einem am 28. März 2024 im Journal of Remote Sensing veröffentlichten Artikel vorgestellt. Diese Forschung stellt eine Innovation vor, die schräge Spiralkanäle effektiv mit periodischen Kontraktions-Expansions-Arrays kombiniert.

Kernstück dieser Bemühungen ist die Integration von Daten verschiedener Fernerkundungstechnologien, insbesondere der hochentwickelten Sentinel-1/2-Satelliten, in Verbindung mit dem strategischen Einsatz von Algorithmen des maschinellen Lernens. Dieser Ansatz führte zur Entwicklung eines fortschrittlichen Modells, das die Bodenversalzung mit bemerkenswerter Präzision – einer Auflösung von 10 Metern – selbst in unterschiedlichen Klimazonen kartieren kann.

Diese bahnbrechende Methode überwindet die Grenzen bisheriger Ansätze, die durch ihre geringere Auflösung und ihren engeren Fokus auf die Analyse des Salzgehalts im Boden eingeschränkt waren. Unser engagiertes Forschungsteam hat einen umfangreichen Datensatz zusammengestellt, der globale Klimamuster, präzise Messungen des Salzgehalts im Boden und eine Vielzahl von Geodaten umfasst.

Durch den Einsatz des Random-Forest-Algorithmus zeichnet sich das Modell nicht nur durch seine bemerkenswert genaue Vorhersage des Salzgehalts im Boden aus, sondern verdeutlicht auch die zentrale Rolle von Klima, Grundwasserspiegel und Salzgehaltsindizes bei der Entstehung von Bodenversalzungslandschaften. Dieser Fortschritt stellt einen wichtigen Schritt für die Überwachung und das Management der Bodengesundheit weltweit dar.

Professor Zhou Shi, der Hauptforscher, erklärte: “Diese Studie stellt einen bedeutenden Fortschritt in unserer Fähigkeit dar, die Bodenversalzung weltweit zu beurteilen und zu bekämpfen. Durch die Integration von Satellitenbildern mit maschinellem Lernen können wir nun salzhaltige Böden mit beispielloser Genauigkeit und Detailtiefe lokalisieren und so wertvolle Erkenntnisse für nachhaltige Land- und Landwirtschaftspraktiken gewinnen.”

Die neuesten Forschungsergebnisse haben eine hochauflösende globale Bodenversalzungskarte hervorgebracht. Diese Karte ist ein wertvolles Instrument für Wissenschaftler, politische Entscheidungsträger und Landwirte gleichermaßen. Sie hilft ihnen, Bodenversalzungsprobleme effektiv anzugehen. Durch die genaue Lokalisierung von Gebieten mit hoher Versalzung können gezielte Maßnahmen zur Wiederherstellung der Bodengesundheit ergriffen werden.

Darüber hinaus unterstützt es die Umsetzung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken und hilft bei der Planung von Ressourcenmanagementstrategien. Die in dieser Studie angewandte Methodik setzt zudem einen neuen Standard für das Umweltmonitoring und bietet Potenzial für weitere Anwendungen bei der Bewertung von Bodendegradation.

Weitere InformationenNan Wang et al., Globale Bodensalinitätsbestimmung in 10 m Höhe mittels multisensorischer Fernerkundung, Journal of Remote Sensing (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0130