Quantifizierung der CO₂-Emissionen durch Veränderungen in der Flächennutzung
Creators
- 1. Heidelberg Institute for Geoinformation Technology
Description
Räumlich explizite Informationen zu CO₂-Emissionen im Zusammenhang mit Landnutzungs- und Landbedeckungsänderungen stellen eine wichtige Grundlage für lokale Strategien zur Eindämmung des Klimawandels dar. Allerdings werden diese Emissionen meist nur aggregiert für größere Gebiete erfasst, z. B. Auf Landesebene. Somit fehlt lokalen Akteuren wie Kommunen die Datengrundlage, um ihren Beitrag zu diesen Emissionen quantifizieren und im Anschluss gezielt lokale Maßnahmen zur Mitigation der Emissionen umsetzen zu können.
Wir haben einen Indikator entwickelt, der für einen wählbaren Zeitraum Landnutzungsänderungen detektiert und die dadurch entstandenen CO₂-Emissionen und -senken abschätzt. Hierbei wird zunächst am Anfang und am Ende des gewählten Beobachtungszeitraums mit Maschinellem Lernen (ML) basierend auf Sentinel-Satellitenbildern eine Landnutzungsklassifikation generiert. Dabei wird unterschieden zwischen den Klassen Gras, Dauerkultur, Ackerland, Wald, Wasser und bebautem Gebiet. Anschließend werden die Landnutzungsänderungen identifiziert und die dadurch verursachten CO₂-Emissionen geschätzt, indem die Kohlenstoffspeicher der Ausgangsklassen und der Zielklassen voneinander subtrahiert werden. Die Landnutzungsänderungen sowie die geschätzten Emissionen werden schließlich in Form von Karten, Tabellen und Grafiken präsentiert.
Das Klassifikationsmodell der Landnutzung, welches zunächst für den Regierungsbezirk Karlsruhe in Baden-Württemberg trainiert wurde, erreicht einen F1-Score von 84 %. Als Teststudie wurde die Schätzung der Emissionen aus Landnutzungsänderungen in der Stadt Heidelberg für den Zeitraum vom 17.05.2022 bis zum 31.05.2023 durchgeführt. Etwa 0,2 % der Fläche Heidelbergs waren in diesem Zeitraum von Landnutzungsänderungen betroffen. Die Landnutzungsänderungen führten zu Emissionen von insgesamt 775 t CO₂ und zu einer Senke von insgesamt 663 t CO₂.
Um den Indikator lokalen Akteuren zugänglich zu machen, entwickeln wir eine Anwendung, mit welcher der Indikator für beliebige Gebiete und Zeiträume berechnet werden kann. Diese Anwendung wird künftig gemeinsam mit anderen klimarelevanten Indikatoren auf einer Open-Source-Online-Plattform zur Verfügung gestellt werden. Während der Indikator momentan noch auf die gemäßigte Klimazone beschränkt ist, planen wir eine Ausweitung auf weitere Klimazonen mit potenziell globaler Anwendbarkeit in der Zukunft.
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