Systematische multiskalare und multisensorale Analyse der Reflexionseigenschaften von Acid-Mine-Drainage- und schwermetallbeeinflussten Oberflächen in Bergbau- und Bergbaufolgelandschaften

Das Vorhaben verfolgt einen multiskalaren und multisensoralen Ansatz zur reflexionsspektrometrischen bzw. hyperspektralen Analyse von mineralischen Oberflächen, die zumeist anthropogen induzierten Umweltauswirkungen unterliegen. Inhaltlicher Fokus fällt dabei auf die mit dem Acid Mine Drainage (AMD) im Zusammenhang stehenden Phänomene, insbesondere das mit der Versauerung von Substraten einhergehende Auftreten assoziierter charakteristischer Eisenverbindungen. Weiterhin liegt der Forschungsschwerpunkt des geplanten Vorhabens auf der Analyse der spektralen Wirksamkeit von Schwermetallen in Substraten (Schwermetalle werden bei niedrigen pH-Werten, wie sie insbesondere auf AMD belasteten Flächen vorherrschen, mobilisiert und somit umweltgefährdend). Dabei sollen reflexionsspektrometrische Feld- und Labormessungen in Kombination mit abbildenden terrestrischen sowie hyperspektralen Fernerkundungsdatensätzen Anwendung finden. Durch den Einsatz räumlich unterschiedlich auflösender Systeme wird ein Multi-Sensor-Konzept verfolgt, dass die Übertragbarkeit punktueller Messergebnisse auf flächendeckende Daten untersucht (Upscaling, multiskalarer Ansatz). In diesem Kontext sollen robuste Algorithmen zur sicheren Detektion mit dem AMD assoziierter Eisenverbindungen und zur Quantifizierung von Schwermetallgehalten entwickelt werden. Dabei steht die Analyse der Variabilität des Spektralsignals der Oberflächen in besonderem Fokus der Untersuchungen. In der Arbeit stehen somit sowohl die Beantwortung qualitativer (Identifizierung von Mineralphasen) als auch quantitativer (Ableitung von Stoffkonzentrationen) Fragestellungen im Vordergrund.