Die Physik der elektromagnetischen Wellen eröffnet der Fernerkundung nicht nur viele Möglichkeiten, sondern sorgt auch für gewisse Einschränkungen. Diese Einschränkungen besagen: Radarsatelliten können eigentlich nicht funktionieren! Warum? Das lässt sich, mathematisch und physikalisch, herleiten.
CO2 hauptverantwortlich für den momentan stattfindenden Klimawandel.
Es gibt allerdings große Unsicherheiten, wer genau wie viel CO2 emittiert und wo wie viel CO2 von der Biosphäre aufgenommen wird. Satellitenmessungen der atmosphärischen CO2 Konzentration können dazu beitragen die anthropogenen Emissionen grenzübergreifend zu beobachten. In dieser Unterrichtseinheit können SuS mit Hilfe einer interaktiven Grafik atmosphärische CO2-Konzentrationen bestimmen sowie Herausforderungen bei Satellitenmessungen ableiten und diskutieren.
Jahrgangstufen: 9,10,11,12,13
Bearbeitungszeit: 90 min
Fächer : Geographie, Physik, Naturwissenschaften
Leitfrage:Wie können CO2-Konzentrationen mit Hilfe von Satellitenmessungen bestimmt werden
und welche Schwierigkeiten gibt es in Bezug auf die Messung und Aussagekraft?
Themen: CO2 Konzentration, Klimaentwicklung, Klimawandel
Wie beeinflusst
der Mond die Erde – und wie die Erde den Mond?
Was wäre, wenn sich der Mond viel näher um die Erde drehen würde – oder viel weiter weg?
Und wieso trifft der Mondschatten die Erde so selten?
Im neuen Arbeitsblatt “Von der Erde zum Mond und zurück – Gravitation im Erde-Mond-System” mit dazugehöriger App beschäftigen sich Schüler*innen experimentell mit der Veränderung des Erde-Mond-Abstandes. Mit dem Smartphone nehmen die Schüler*innen die Position des Mondes ein und können aus dem Weltraum heraus experimentieren. So finden sie heraus, was passiert, wenn sie der Erde immer näher kommen – sowohl auf der Erde, als auch auf dem Mond. Mit der Mondschatten-Simulation und dem Video einer Mondfinsternis aus dem All ermitteln sie nicht nur, warum Mond- und Sonnenfinsternisse so selten sind, sondern erhalten auch ein Verständnis für die Größenverhältnisse im Weltraum.
Die App ist Teil der Columbus-Eye-App. Kostenlos erhältlich bei Google Play (Part “Erde-Mond-System”)
Ziele: Die Schüler*innen sollen…
Die Zip-Datei (1MB) enthält das Arbeitsblatt, Lehrermaterial mit Stundenplanung und Musterlösungen und das Haupt-Markerbild “Erde”. Für technisch Interessierte ist die Arbeitsweise der App mit den physikalischen, mathematischen und geographischen Hintergründen im Zusatzmaterial erklärt.
In dieser Einheit befassen sich die Schüler*innen mit der Energiegewinnung und -verbrauch in den benachbarten Regionen Belgien und Nordrhein-Westfalen. Dabei werden tatsächliche Auswirkungen des in NRW intensiven Braunkohletagebaus und potentielle Auswirkungen des in Belgien bevorzugten Atomstroms anhand von animiertem Kartenmaterial verglichen. Ein Video der Region bei Nacht, aufgenommen von der ISS, verdeutlicht den Energieverbrauch ebenso wie die unterschiedlich entwickelte Siedlungsstruktur.
Die App ist Teil der Columbus-Eye-App. Kostenlos erhältlich bei Google Play (Part “Erde bei Nacht”)
Ziele: Die Schüler*innen sollen…
Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Strukturen von Städten in vier verschiedenen Kulturräumen der Erde. Das Lernmodul ist so aufgebaut, dass die Schüler/Innen in einem ersten Teil mehr über die Entwicklung und innere Differenzierung von Städten aus Mitteleuropa, den USA, Südamerika und den sozialistischen Staaten erfahren. Anhand von Schrägluftbildern und schematischen Illustrationen können sich die Schüler/Innen eigenständig über die kulturgenetische Entwicklung der ausgesuchten Stadtmodelle informieren. Im nächsten Schritt erfolgt der praktische Teil. Hier stehen den Schüler/Innen vier hochaufgelöste Echtfarben-Bilder des RapidEye-Satelliten zur Verfügung. Sie können diese Bilder mit Hilfe der so genanten „Edge Detection“ (Kantendetektion) bearbeiten. So werden Kanten und Linien hervorgehoben, Flächen dagegen treten in den Hintergrund. Anhand der sich abzeichnenden Struktur, können die Schüler/Innen das Wissen über die spezifische Stadtentwicklung und der inneren Differenzierung der ausgesuchten Kulturräume anwenden und versuchen Gemeinsamkeiten wie Unterschiede zwischen Realität und Idealtyp festzustellen.
Klassen: 10, 11, 12, 13
Bearbeitungszeit: 1 Stunde
Niveau: fortgeschritten
Voraussetzungen: keine
Themen: Kantendetektion, Kulturräume der Erde, Satellitenbilder, Stadtentwicklung, Stadtmodelle, Stadtstrukturen
Autoren: Andreas Rienow, Henryk Hodam, Ali Zubair Shah
Algenblüten sind eine Bedrohung für die Gesundheit aller, die sich im betroffenen Gebiet aufhalten. In Süßwasserreservoirs gefährden Sie die Trinkwasserversorgung, aber auch den Tourismus und die Fischerei. Ausgelöst werden sie zum einen von landwirtschaftlichen Praktiken, andererseits werden sie von den Folgen des Klimawandels noch verstärkt.
Spezielle Satellitenbilder, sogenannte Hyperspektraldaten, können dabei helfen, verschiedene Algenarten zu identifizieren und zu quantifizieren. In diesem Lernmaterial wird am Beispiel der Rekord-Algenblüte im Eriesee in 2011 dargestellt, wie Algenblüten mit den Hyperspektraldaten des ISS-Sensors HICO untersucht werden. Die Schüler*innen lernen sowohl, die Hyperspektraldaten zu interpretieren, als auch auf deren Basis Maßnahmen für den kurz- und den längerfristigen Schutz der Bevölkerung und Umwelt zu ermitteln.
Ziele: Die Schüler*innen lernen…
• Hyperspektrale Bilder zu beschreiben, zu analysieren und zu interpretieren,
• spektrale Signaturen und Indizes zur Identifikation von Schwebstoffen zu nutzen,
• natürliche und anthropogene Veränderungen von Ökosystemen zu unterscheiden,
• Ökosystem-Veränderungen im Klimawandel zu diskutieren
Bilder lassen sich im RGB-Farbraum leicht manipulieren, in dem Helligkeit, Sättigung und Kontrast geändert werden. Bei Satellitenbildern geht dies sogar über RGB hinaus. In der App lässt sich ein Bild des Ätna, geschossen vom ISS-gebundenen DESIS-Sensor, nicht nur in seinem Aussehen verändern, sondern auch in seiner Kanalkombination – denn Satelliten sehen mehr!
Im Arbeitsblatt wird u.a. mit Pseudocode und Programmierung in Java die funktionale und objektorientierte Programmierung geübt, die Manipulation eines RGB-Bildes implementiert und im Kontext der Data Literary analysiert.
Die App kostenlos bei Google Play (Part “Bildverarbeitung”)
Die Schüler*innen…
Jahrgangsstufe 11-13
Auf der ISS befinden sich zahlreiche Bildsensoren, also Kameras, die die Erde auf verschiedene Arten aufnehmen. Diese Bilddaten müssen aber auch zur Erde gesendet, dort empfangen und gespeichert werden. Um Speicherplatz zu sparen, können die Bilddaten auf verschiedene Weisen komprimiert werden.
In diesem Arbeitsblatt, App und Programmieraufgabe geht es beispielhaft um die Kompressionsverfahren Farbreduktion, Redundanz-/Ähnlichkeitssuche, und Farbunterabtastung, die auf DESIS-Hyperspektralbilder angewendet werden. Somit werden verlustfreie und verlustbehaftete Bildkompression diskutiert und verglichen. Ein Beispiel wird als rekursiver Algorithmus in einer Python-Programmieraufgabe implementiert und mit seiner iterativen Alternative verglichen.
Die App kostenlos bei Google Play (Part “Datenkompression”)
Ziele: Die Schüler*innen…