Berechnung des Blattflächenindex mit Satellitendaten
Der Blattflächenindex (BFI) ist ein Vegetationsparameter und beschreibt das Verhältnis von Blattfläche zur darunterliegenden Grundfläche (m² Blattfläche / m² Bodenfläche). Dabei handelt es sich um eine wichtige Kenngröße um die Vegetationsmasse abzuschätzen, die vor allem in der Land- und Forstwirtschaft zum Einsatz kommt. In der Wasserwirtschaft spielt der Blattflächenindex vorrangig bei der Modellierung von hydrologischen und hydraulischen Prozessen eine bedeutende Rolle. Denn die Messung von Eingangsparametern wie Interzeption oder Evapotranspiration können oft nur mit hohem Aufwand umgesetzt werden. Die Berechnung des BFI auf Grundlage von Satellitenbildern liefert hier einen alternativen Ansatz mittels indirekter Herleitung.
Die Berechnung des Blattflächenindex setzt das Herunterladen von Satellitendaten voraus. Sentinel-2-Aufnahmen (Copernicus Open Access Hub) bieten für diesen Zweck eine hervorragende Datengrundlage. Mit Hilfe ausgewählter Spektralkanäle wird nach einer mathematischen Beziehung zu den realen BFI-Ausprägungen gesucht. Im Idealfall liegen vor Ort gemessene Referenzwerte des Blattflächenindex vor, anhand derer ein regionalspezifisches Regressionsmodell aufgesetzt werden kann. Für den Fall das derartige Referenzdaten nicht vorhanden sind, kann sich der Nutzer mit anderen veröffentlichten Berechnungsansätzen behelfen. Einige Fernerkundungsprogramme wie z. B. ESA’s SNAP bringen bereits Funktionen mit um den Blattflächenindex und weitere biophysikalische Parameter zu berechnen. Die folgende Abbildung zeigt die Berechnung des BFI für einen Gebietsausschnitt am Rhein, dessen Verlauf deutlich erkennbar ist. Laubwälder und einige Anbaufrüchte, wie z. B. Mais, verzeichnen höhere Werte (dunkelgrün) auf, während Flächen mit spärlicher Vegetation BFI-Werte nahe Null besitzen.
Die Herangehensweise über die BFI-Ableitung aus Satellitendaten ist aufwändiger als die häufig noch übliche Zuweisung von mittleren Erfahrungswerten für bestimmte Landnutzungsklassen. Doch sie bringt in mancherlei Hinsicht auch einen Mehrwert. Zum Einen liefert sie flächendeckend fundierte BFI-Werte für das gesamte Untersuchungsgebiet. Kleinräumige Unterschiede sind (abhängig von der räumlichen Auflösung) auch innerhalb einer Landnutzungsklasse erkennbar. So sind z. B. Waldgebiete nicht vollständig homogen und auch für innerstädtische Parks sind sowohl dichte, als auch lichte Vegetationsstrukturen denkbar. Da die Sentinel-2-Aufnahmen in zeitlich hoher Auflösung verfügbar sind – welche allerdings durch Wolkenbedeckung zum Teil deutlich reduziert sein kann – lässt sich der Blattflächenindex gezielt für eine Jahreszeit und damit zum Zeitpunkt bestimmter hydrologischer Rahmenbedingungen ermitteln. Dieser Umstand bietet weiterhin die Möglichkeit Jahresganglinien des Blattflächenindex anzufertigen und damit einerseits mittlere BFI-Jahreswerte zu berechnen. Andererseits ermöglichen derartige Zeitreihen Aussagen über den Verlauf des Blattbestands und indirekt auch Rückschlüsse auf Interzeption und Evapotranspiration.