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
Die Arbeitsblätter thematisieren die Entstehung von tropischen Zyklonen am Beispiel des Taifun Maysak, der die Philippinen am 5.4.2015 heimgesucht hat. Anhand von schematischen Darstellungen, ISS-Videos und Wetterkarten wird die Entstehung und der Aufbau eines tropischen Zyklons erläutert. Das Arbeitsblatt bedient sich dazu der sogenannten erweiterten Realität, Augmented Reality. In Kombination mit dem Arbeitsblatt ermöglicht es die dafür entwickelte App „Im Auge des Sturms“ den Zyklon live auf dem Smartphone der Schüler*innen darzustellen.
Columbus-Eye-App kostenlos bei Google Play (Part “Im Auge des Sturms”)
Ziele: Die Schüler*innen sollen…
Die ZIP-Datei (1 MB) enthält die Arbeitsblätter und einen Lehrkommentar.
Der Rückgang des Aralsees und die Entstehung der Wüste Aralkum ist eines eindrücklichsten Beispiele für Desertifizierungsprozesse unserer Zeit. Das Arbeitsblatt “Aralkum – Vom See zur Wüste” ermöglicht es, die Entwicklung der Region der letzten 10 Jahre anschaulich anhand von ISS-Videos, Satellitendaten sowie Hintergrundinformationen zu den gesellschaftlichen und ökonomischen Prozessen nachzuvollziehen. Mit Hilfe der App “Aralkum” können die Schüler*innen eigenständig in die Rolle der Forscher*innen schlüpfen und selbstständig Prognosen erstellen.
Die App ist Teil der Columbus-Eye-App. Kostenlos erhältlich bei Google Play (Part “Aralkum”)
Ziele: Die Schüler*innen sollen…
Die ZIP-Datei (2MB) enthält einen Lehrerkommentar und das Arbeitsblatt.
Naturkatastrophen gefährden Lebensräume: Siedlungen werden zerstört, landwirtschaftliche Flächen überflutet, Küstenlinien verändern sich. Besonders eindrucksvoll lässt sich dies anhand von Satellitenaufnahmen nachvollziehen. Indem die Schülerinnen und Schüler diese Bilder interpretieren, sind sie in der Lage, Risiken und Schäden für Natur und Menschen zu erkennen und zu bewerten. Zentrales Thema dieser Unterrichtseinheit ist der Tsunami des Jahres 2004 im Indischen Ozean. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit einem interaktiven Computer-Modul.
Klassen: 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 3 – 4 Stunden
Niveau: leicht
Voraussetzungen: keine
Themen: Change Detection, Erdbeben, Klassifikation, Naturgefahren, Schadensermittlung, Tsunami
Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam, Caroline Kraas, Kerstin Voß
Die Vermittlung des komplexen Wirkungsgefüges der atmosphärischen Zirkulation und insbesondere der tropischen Zirkulation ist in den Lehrplänen deutscher Schulen fest verankert. Am Beispiel des Zusammenhangs zwischen der Vegetationsverlagerung im Laufe eines Jahres und dem Wasserdampf in der Atmosphäre lernen die Schülerinnen und Schüler im Lernmodul „Innertropische Konvergenzzone“ die Hadley-Zelle und die Innertropische Konvergenzzone kennen und bringen sie mit Druck- und Temperaturänderungen in Zusammenhang. Somit befindet sich das Lernmodul „Innertropische Konvergenzzone“ an der Schnittstelle zwischen Physik und Erdkunde in der Sekundarstufe I (Klassen 7-9).
Das Ziel der Unterrichtseinheit „Innertropische Konvergenzzone“ ist es, Schüler/Innen mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbständig Daten erheben und mit Hilfe einfacher Funktionen auswerten können. Als Datenquelle stehen ihnen drei Zeitschnitte von thematisch aufbereiteten Satellitenbildern zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Sie helfen den Schüler/ innen dabei, aus Wasserdampf und Vegetation die Lage der Innertropischen Konvergenzzone abzulesen.
Klassen: 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 1 Stunde
Niveau: aufbauend
Voraussetzungen: keine
Themen: Hadley-Zelle, Innertropische Konvergenzzone, Passatwinde, Vegetationszonen, Zeitreihen
Autoren: Annette Ortwein, Henryk Hodam
Extreme Hochwasserereignisse und deren Folgen für die betroffenen Anwohner werden immer wieder über die Medien transportiert und folglich auch von Schülerinnen und Schülern wahrgenommen. Aufgrund der wieder verstärkt geführten Diskussion über mögliche Folgen einer anthropogen beeinflussten Klimaveränderung rücken gerade durch das Wettergeschehen hervorgerufene Extremereignisse ins Zentrum des öffentlichen Interesses. Da eine Naturkatastrophe wie ein Hochwasser nicht durch die Natur allein determiniert ist, sondern auch dadurch, wie der Mensch mit der Gefahr umgeht, ergeben sich zahlreiche auch für den Schulunterricht relevante Fragen. Welche Standorte sind besonders gefährdet? Wie beeinflusst menschliches Handeln das Hochwasserrisiko? Welche Schutzmaßnahmen können ergriffen werden? Fernerkundungsdaten und Geoinformationssysteme (GIS) können bei der Beantwortung solcher Fragen einen wichtigen Beitrag leisten.
In der Unterrichtseinheit „Hochwasser – Umgang mit einer Naturgefahr“ arbeiten die Schüler/Innen innerhalb eines computergestützten und interaktiven Lernmoduls mit verschiedenen Fernerkundungsdaten. Im Mittelpunkt der Unterrichtseinheit steht ein digitales Geländemodell.
Klassen: 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 2 Stunden
Niveau: aufbauend
Voraussetzungen: keine
Themen: GIS, Geländemodelle, Hochwasser, Naturgefahren, Standortanalyse
Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam
Das Ziel der Unterrichtseinheit „Mittelwertberechnung von der ISS“ (Mathe) ist es, Schülerinnen und Schüler (SuS) mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbständig Daten erheben und mit Hilfe des arithmetischen Mittels auswerten können. Als Datenquelle steht ihnen ein ISS-Bild zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Die statistische Methode wenden die (SuS) an, um Bildkorrekturen an dem Bild vorzunehmen und dadurch Aufnahmefehler zu korrigieren.
Klassen: 6, 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 1 Stunde
Niveau: leicht
Voraussetzungen: keine
Themen: Stochastik, Bildverbesserung, Mittelwerte Moving Window
Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam, Andreas Rienow
Die Schüler und Schülerinnen sollen…
Das Ziel der Unterrichtseinheit „Bildverbesserung mit Statistik“ ist es, Schüler/Innen mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbständig Daten erheben und mit Hilfe des arithmetischen Mittels und des Medians auswerten können. Als Datenquelle steht ihnen ein Satellitenbild zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Die statistischen Methoden wenden die Schüler/Innen an, um Bildkorrekturen an dem Satellitenbild vorzunehmen und dadurch Aufnahmefehler zu korrigieren.
Klassen: 6, 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 1 Stunde
Niveau: aufbauend
Voraussetzungen: keine
Themen: Bildverbesserung, Mittelwerte, Moving Window,
Stochastik
Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam, Ali Zubair Shah
Im Rahmen des Klimawandels und den damit einhergehenden Prozessen kommt es auch zu gravierenden Veränderungen in den Ökosystemen. Diese Unterrichtseinheit befasst sich mit dem Einfluss von Bergkiefernkäfern auf das Waldökosystem in Nordamerika. West und Nordamerika zählt zum natürlichen Verbreitungsgebiet des Bergkiefernkäfers, jedoch breitet er sich in den letzten Jahren auch in die borealen Wälder Kanadas aus. Insbesondere wärmere Sommer und mildere Winter begünstigen die Ausbreitung und massenhafte Vermehrung der Käfer. Mit Hilfe von hyperspektralen Satellitenbildern und daraus abgeleiteten Vegetationsindizes erhalten die Schüler/Innen einen Überblick über die Möglichkeiten zur Erfassung von Käferschäden. Diese Erkenntnisse werden mit Hintergrundwissen zu den Themen hyperspektrale Fernerkundung, Interaktion zwischen Käfer und Baum, sowie grundlegendes Wissen über Aufbau und Funktion der Sprossachse ergänzt.
Klassen: 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 45 Minuten
Niveau: aufbauend
Voraussetzungen: keine
Themen: Bergkiefernkäfer, Hyperspektralfernerkundung, Vegetationsindex, Waldökosystem, invasive Arten
Autoren: Johannes Schultz, Andreas Rienow, Henryk Hodam