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Veröffentlichung Aktuelle Umweltsituation und Vorschläge zum Management der Fildes Peninsula Region(2013) Universität (Jena). Arbeitsgruppe Polar- & Ornitho-Ökologie; Deutschland. UmweltbundesamtDie Fildes-Halbinsel und die angrenzende Insel Ardley gehören zu den größten eisfreien Gebieten im Bereich der maritimen Antarktis. Diese Region zeichnet sich durch eine vergleichsweise hohe Biodiversität aus, was sich in der Präsenz mehrerer Vogelkolonien und zweier Schutzgebiete widerspiegelt. Gleichzeitig weist dieses Gebiet die größte Dichte an ganzjährig besetzten wissenschaftlichen Stationen der gesamten Antarktis auf. Vielfältige Aktivitäten im Bereich von Forschung, Logistik, aber auch Tourismus, belasten das Gebiet erheblich und führen zu einem Interessenskonflikt zwischen den verschiedenen Nutzergruppen und dem völkerrechtlich vereinbarten Natur- und Umweltschutz. Auf Grundlage einer Gefährdungsanalyse werden Maßnehmen zur Verbesserung der Umweltsituation und des Management des Gebietes aufgezeigt.Veröffentlichung Der Einfluss menschlicher Aktivitäten auf Bodenorganismen der maritimen Antarktis und die Einschleppung von fremden Arten in die Antarktis(2013) Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz; Universität für Bodenkultur Wien; Deutschland. UmweltbundesamtDie vorliegende Studie hatte zum Ziel, (1) die Auswirkung menschlicher Aktivitäten auf antarktische Bodenorganismengemeinschaften sowie (2) die potentielle Einschleppung von in der Antarktis nicht-einheimischen Arten zu ermitteln. Im antarktischen Sommer der Jahre 2009/2010 und 2010/2011 wurden Bodenorganismen (Pflanzen und Bodentiere der Gruppen Nematoda, Tardigrada, Collembola, Actinedida, Oribatida und Gamasina) aus insgesamt 13 Gebieten in von Menschen beeinflussten und unbeeinflussten Arealen erfasst und verglichen. Eingeschleppte, nicht-einheimische Pflanzenarten konnten nicht festgestellt werden. Bei den Collembola und Actinedida wurden acht Arten hauptsächlich auf Deception Island und Neko Harbour als potentiell nicht-einheimisch identifiziert. Obwohl die Ergebnisse durch hohe Datenvariabilität überlagert waren, konnten signifikante Auswirkungen des Menschen auf die Bodenfauna nachgewiesen werden. Die Beeinflussung durch Menschen führte meist zu verringerten Individuendichten. Der Einfluss von Menschen war bei mittlerer Vegetationsbedeckung am stärksten. Die Reaktion von einzelnen Arten war unterschiedlich, was auf Veränderungen in den Gemeinschaftsstrukturen und somit in der ökologischen Funktion der Bodenfauna hinweist. Aus den erzielten Ergebnissen werden konkrete Empfehlungen für einen verbesserten Schutz antarktischer Ökosysteme vor menschlicher Beeinflussung abgeleitet. Hierzu gehört eine Intensivierung von Präventivmaßnahmen gegen eine Einschleppung nicht-einheimischer Bodenorganismen sowie eine Ausweitung der für Besucher geschlossenen Bereiche um Areale spezieller Mikrohabitate. Eine Einschränkung der Gebiete, die Touristen besuchen dürfen, ist erforderlich, ebenso wie die Etablierung eines internationalen, langfristigen bodenbiologischen Monitoringprogramms.Veröffentlichung The Impact of Human Activities on Soil Organisms of the Maritime Antarctic and the Introduction of Non-Native Species in Antarctica(2013) Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz; Universität für Bodenkultur Wien; Deutschland. UmweltbundesamtDie vorliegende Studie hatte zum Ziel, (1) die Auswirkung menschlicher Aktivitäten auf antarktische Bodenorganismengemeinschaften sowie (2) die potentielle Einschleppung von in der Antarktis nicht-einheimischen Arten zu ermitteln. Im antarktischen Sommer der Jahre 2009/2010 und 2010/2011 wurden Bodenorganismen (Pflanzen und Bodentiere der Gruppen Nematoda, Tardigrada, Collembola, Actinedida, Oribatida und Gamasina) aus insgesamt 13 Gebieten in von Menschen beeinflussten und unbeeinflussten Arealen erfasst und verglichen. Eingeschleppte, nicht-einheimische Pflanzenarten konnten nicht festgestellt werden. Bei den Collembola und Actinedida wurden acht Arten hauptsächlich auf Deception Island und Neko Harbour als potentiell nicht-einheimisch identifiziert. Obwohl die Ergebnisse durch hohe Datenvariabilität überlagert waren, konnten signifikante Auswirkungen des Menschen auf die Bodenfauna nachgewiesen werden. Die Beeinflussung durch Menschen führte meist zu verringerten Individuendichten. Der Einfluss von Menschen war bei mittlerer Vegetationsbedeckung am stärksten. Die Reaktion von einzelnen Arten war unterschiedlich, was auf Veränderungen in den Gemeinschaftsstrukturen und somit in der ökologischen Funktion der Bodenfauna hinweist. Aus den erzielten Ergebnissen werden konkrete Empfehlungen für einen verbesserten Schutz antarktischer Ökosysteme vor menschlicher Beeinflussung abgeleitet. Hierzu gehört eine Intensivierung von Präventivmaßnahmen gegen eine Einschleppung nicht-einheimischer Bodenorganismen sowie eine Ausweitung der für Besucher geschlossenen Bereiche um Areale spezieller Mikrohabitate. Eine Einschränkung der Gebiete, die Touristen besuchen dürfen, ist erforderlich, ebenso wie die Etablierung eines internationalen, langfristigen bodenbiologischen Monitoringprogramms.Veröffentlichung Die Genehmigung wissenschaftlicher Forschung in der Antarktis im Lichte von Umweltschutz und Forschungsfreiheit - Rechtsgutachten - Schwerpunkt 7 "Ausgestaltung des Post 2012 - Klimaregimes und internationaler Umweltschutz"(2013) Heuck, Jennifer; Pirker, Benedikt; Institut für Europarecht; Deutschland. UmweltbundesamtDie Genehmigung wissenschaftlicher Tätigkeiten in der Antarktis erfolgt auf der Grundlage des Umweltschutzprotokoll-Ausführungsgesetzes (AUG), dessen Regelungen eine Vielzahl rechtlicher Fragen aufwerfen. Das Rechtsgutachten behandelt die Einordnung von Tätigkeiten in die Kategorien des § 4 Abs. 3 AUG, die Privilegierung der wissenschaftlichen Forschung und deren Verhältnis zum Vorsorgeprinzip, die Auslegung der unbestimmten Rechtsbegriffe und die Reichweite der artenschutzrechtlichen Regelungen des AUG. Es beantwortet Fragen zum Schutz von Tieren und Pflanzen, zur Kommission unabhängiger wissenschaftlicher Sachverständiger und zu den Ausnahmen vom Genehmigungsvorbehalt nach § 3 Abs. 2 AUG. Das Gutachten schließt mit einem internationalen Rechtsvergleich.Im Rahmen des zugrundeliegenden Forschungsvorhabens sind zwei weitere Rechtsgutachten erstellt worden, die sich mit den gleichen Fragestellungen befassen (siehe „zugehörige Publikationen“ unten).Veröffentlichung Die Genehmigung wissenschaftlicher Forschung in der Antarktis im Lichte von Umweltschutz und Forschungsfreiheit(2013) Blitza, Eike; Oliva, Jan; Deutschland. Umweltbundesamt; Institut für Umwelt- und Technikrecht (Trier)Die Antarktis bietet insbesondere aufgrund ihrer Unberührtheit einzigartige Forschungsmöglichkeiten. Bereits im Jahre 1959 verpflichteten sich die Vertragsparteien des Antarktisvertrages (AV) dazu, diesen Raum 'im Interesse der gesamten Menschheit' vorwiegend der wissenschaftlichen Forschung vorzubehalten. Angesichts der wenig konkreten umweltrechtlichen Schutzansätze im AV und vor dem Hintergrund der Überzeugung, dass das 'Ökosystem Antarktis' aufgrund seiner Empfindlichkeit besonders schutzbedürftig ist, wurde 1989 ergänzend zum AV die Ausarbeitung eines Umweltschutzprotokolls für die Antarktis beschlossen. Das sog. Umweltschutzprotokoll zum Antarktisvertrag (USP) wurde von der Bundesrepublik Deutschland am 4.10.1991 unterzeichnet und kurz darauf durch das Gesetz zur Ausführung des Umweltschutzprotokolls (AUG) in innerstaatliches Recht umgesetzt. Ziel des AUG ist es zum einen, die Anwendung der Regelungen des USP für den nationalen Rechtsanwender zu ermöglichen; zum anderen dient es der Umsetzung der im USP enthaltenen Rechte und Pflichten. Der Gesetzgeber hat sich mit dem AUG nicht vollständig (wenn auch überwiegend) darauf beschränkt, die Vorschriften des USP sinngetreu zu übernehmen. Er ist vielmehr teilweise von den darin normierten Vorgaben abgewichen. Dies im Hinblick auf eine nationale Umsetzung, die über das Maß des völkerrechtlich Gesollten hinausgeht, unproblematisch. Wird der Gesetzgeber im Wege der Umsetzung dem völkerrechtlich geforderten Schutzniveau hingegen nicht gerecht, wirft dies eine Reihe komplexer Fragen auf, denen im Hinblick auf das Verhältnis AUG 1 USP bisher nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt worden ist. Ziel des vorliegenden Gutachtens ist es, diese Fragen unter Bezugnahme auf die anerkannten Regeln der Rechtsmethodik zu beantworten.Veröffentlichung Monitoring zu den Folgen von lokalen Klimaveränderungen auf die Schutzgüter der eisfreien Gebiete der Maxwell Bay (King George Island, Antarktis)(Umweltbundesamt, 2017) Braun, Christina; Esefeld, Jan; Peter, Hans-Ulrich; Universität (Jena). Arbeitsgruppe Polar- & Ornitho-Ökologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Hertel, FritzDie Fildes-Region (King George Island, South Shetland Islands), bestehend aus der Fildes Peninsula, der angrenzenden Ardley Island sowie allen größeren benachbarten Inseln, gehört zu den größten eisfreien Gebieten im Bereich der maritimen Antarktis und weist eine vergleichsweise hohe Biodiversität auf. Gleichzeitig repräsentiert diese Region mit sechs ansässigen Stationen, zahlreichen Feldhütten sowie einer Landebahn das logistische Zentrum im Bereich der Antarktischen Halbinsel, woraus häufig Interessenkonflikte zwischen den verschiedenen Nutzergruppen und den gesetzlich festgeschriebenen Umweltschutzstandards in der Antarktis resultieren. Aufgrund der hohen Bedeutung langfristiger Monitoringprogramme, insbesondere in Gebieten rasanter klimatischer Veränderungen und mit einem hohen Gefährdungsrisiko für die Schutzgüter der Region, wurde die in den 1980er Jahren begonnene Bestandsaufnahme der lokalen Brutvogel- und Robbengemeinschaft in der Fildes-Region während der Sommermonate (Dezember bis Februar) der Saisons 2012/13 bis 2014/15 fortgesetzt. Daneben erfolgte eine Brutvogelerfassung in allen größeren eisfreien Bereichen der an die Fildes-Region angrenzenden Maxwell Bay. Diese umfassten die Gebiete Barton, Weaver und Potter Peninsula, am Green Point (alle King George Island) sowie für Stansbury Peninsula, Martin und Duthoit Point (alle Nelson Island). Für die Analyse von Langzeittrends der Vogel- sowie der Robbenbestände wurden zusätzlich zu eigenen Erfassungen umfangreiche Daten aus zahlreichen, bislang unveröffentlichten Expeditionsberichten deutscher Wissenschaftler aus den 1980er Jahren sowie sämtlicher verfügbarer Literatur herangezogen. Die Ergebnisse dieser beiden Monitoringschwerpunkte werden in dem vorliegenden Forschungsbericht präsentiert. Deutlich wird hierbei, dass die Mehrzahl der Seevogelarten hinsichtlich ihrer Brutpaarzahlen vornehmlich von natürlichen Umweltfaktoren abhängen, andere dagegen stärker auf anthropogene Einflüsse reagieren. Zusätzlich wurden anhand von Luft- und Satellitenaufnahmen teilweise erhebliche Gletscherrückzugsgebiete ausgewählter Bereiche der Maxwell Bay in Bezug auf die regionale klimatische Entwicklung dokumentiert. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Monitoring the consequences of local climate change on the natural resources of the ice-free regions of Maxwell Bay (King George Island, Antarctic)(Umweltbundesamt, 2017) Braun, Christina; Esefeld, Jan; Peter, Hans-Ulrich; Universität (Jena). Arbeitsgruppe Polar- & Ornitho-Ökologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Hertel, FritzDie Fildes-Region (King George Island, South Shetland Islands), bestehend aus der Fildes Peninsula, der angrenzenden Ardley Island sowie allen größeren benachbarten Inseln, gehört zu den größten eisfreien Gebieten im Bereich der maritimen Antarktis und weist eine vergleichsweise hohe Biodiversität auf. Gleichzeitig repräsentiert diese Region mit sechs ansässigen Stationen, zahlreichen Feldhütten sowie einer Landebahn das logistische Zentrum im Bereich der Antarktischen Halbinsel, woraus häufig Interessenkonflikte zwischen den verschiedenen Nutzergruppen und den gesetzlich festgeschriebenen Umweltschutzstandards in der Antarktis resultieren. Aufgrund der hohen Bedeutung langfristiger Monitoringprogramme, insbesondere in Gebieten rasanter klimatischer Veränderungen und mit einem hohen Gefährdungsrisiko für die Schutzgüter der Region, wurde die in den 1980er Jahren begonnene Bestandsaufnahme der lokalen Brutvogel- und Robbengemeinschaft in der Fildes-Region während der Sommermonate (Dezember bis Februar) der Saisons 2012/13 bis 2014/15 fortgesetzt. Daneben erfolgte eine Brutvogelerfassung in allen größeren eisfreien Bereichen der an die Fildes-Region angrenzenden Maxwell Bay. Diese umfassten die Gebiete Barton, Weaver und Potter Peninsula, am Green Point (alle King George Island) sowie für Stansbury Peninsula, Martin und Duthoit Point (alle Nelson Island). Für die Analyse von Langzeittrends der Vogel- sowie der Robbenbestände wurden zusätzlich zu eigenen Erfassungen umfangreiche Daten aus zahlreichen, bislang unveröffentlichten Expeditionsberichten deutscher Wissenschaftler aus den 1980er Jahren sowie sämtlicher verfügbarer Literatur herangezogen. Die Ergebnisse dieser beiden Monitoringschwerpunkte werden in dem vorliegenden Forschungsbericht präsentiert. Deutlich wird hierbei, dass die Mehrzahl der Seevogelarten hinsichtlich ihrer Brutpaarzahlen vornehmlich von natürlichen Umweltfaktoren abhängen, andere dagegen stärker aufanthropogene Einflüsse reagieren. Zusätzlich wurden anhand von Luft- und Satellitenaufnahmen teilweise erhebliche Gletscherrückzugsgebiete ausgewählter Bereiche der Maxwell Bay in Bezug auf die regionale klimatische Entwicklung dokumentiert. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Monitoring von Pinguinkolonien in der Antarktis mithilfe von Fernerkundungsdaten(Umweltbundesamt, 2017) Mustafa, Osama; Esefeld, Jan; Grämer, Hannes; Thüringer Institut für Nachhaltigkeit und Klimaschutz (Jena); Universität (Jena). Arbeitsgruppe Polar- & Ornitho-Ökologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Hertel, FritzVor dem Hintergrund der bereits punktuell beobachteten Bestandsveränderungen und Verschiebungen von Pinguinbrutplätzen im Zusammenhang mit dem globalen Klimawandel und der unterschiedlichen Verfügbarkeit von Nahrung erscheint ein möglichst flächendeckendes Monitoring der antarktischen Pinguine sinnvoll. Der vorliegende Bericht soll hierzu einen methodischen Beitrag leisten. Aufgrund der sehr großen Zahl von Kolonien und der in der Regel schwierigen Zugänglichkeit können Vor-Ort-Zählungen in Bezug auf die Größe der Brutpopulation stets nur Stichprobencharakter besitzen. Außerdem ist davon auszugehen, dass es eine nicht unbeträchtliche Anzahl bisher unbekannter Kolonien gibt. Ein weitestgehend umfassendes Monitoring erscheint daher nur auf der Basis von Fernerkundungsdaten möglich. Möglichst alle Pinguinkolonien der Antarktis detektieren zu können, werden Satellitendaten benötigt, die aufgrund der enormen Datenmengen sehr günstig zu akquirieren sind und zum anderen auch flächendeckend vorliegen. In dieser Untersuchung stellten sich die erst seit 2013 verfügbaren Landsat 8-Daten als die geeignetsten für diese Aufgabe heraus. Diese haben im Gegensatz zu dem Vorgänger Landsat 7, der seit Mai 2003 einen Fehler am sogenannten Scan-Line-Corrector aufweist, den großen Vorteil, dass die komplette Aufnahme ausgewertet werden kann, was eine höhere zeitliche Abdeckung der antarktischen Küstengebiete erlaubt. Wenn hingegen die Größe der Kolonien genau bestimmt und kleinräumige Veränderungen detektiert werden sollen, werden Satellitendaten benötigt, die eine sehr hohe räumliche und zeitliche Auflösung haben. In einem solchen Fall haben sich hochaufgelöste, multispektrale Satellitendaten mit Bodenauflösungen von unter 60 cm als am geeignetsten erwiesen. Erstmals wurden auch die hochaufgelösten VNIR-Daten des Worldview 3-Satelliten erfolgreich getestet. Zur Durchführung der Analysen wurden 12 hochaufgelöste und über 50 mittelaufgelöste multispektrale Satellitenaufnahmen der Testgebiete beschafft. Insbesondere gelang es trotz der häufigen Bewölkung in der Saison 2014/15 vier und in der Saison 2015/16 drei hochaufgelöste weitgehend wolkenfreie Aufnahmen von Ardley Island für intrasaisonale Untersuchungen zu akquirieren. Mit Hilfe dieser Daten wurde eine Reihe von Methoden auf ihre Eignung zur Detektion von hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen hin überprüft. Als schwierig stellte sich die Klassifikation des Guanos in den hochaufgelösten Aufnahmen heraus. Besonders der dunkel erscheinende Guano konnte kaum mit den getesteten Methoden detektiert werden. Im Gegensatz dazu ließ sich der hellere, orange-rötlichen Guano gut klassifizieren. Prinzipiell zeigte sich, dass die Klassifikationen bei der eher kontinental gelegen Cape Bird-Kolonie genauer waren als bei Adélie Land, was auf die relativ großen Flächen dunklen Guanos und der großen Variabilität der Geomorphologie und Vegetation auf Ardley Island zurückzuführen ist. Bei den untersuchten Methoden zeigte sich, dass die Maximum-Likelihood- und die ACE-Klassifikation die besten Ergebnisse für die Detektion von Guano in hochaufgelösten Aufnahmen lieferten. Beim Vergleich der Satellitenaufnahmen mit den Bodenkartierungen wurde auch festgestellt, dass es auf Ardley Island nicht möglich ist, alle Nestgruppen in Satellitenaufnahmen zu identifizieren, auch nicht manuell. Gute Ergebnisse wurden mit der ACE- und SAM-Klassifizierung bei den mittelaufgelösten Landsat 8-Aufnahmen der kontinentalen und maritimen Antarktis erreicht. Beiden Methoden scheinen für eine automatisierte Klassifizierung der gesamten Antarktis geeignet. Das eine automatische Detektion von Adéliepinguinkolonien der kontinentalen und auch der maritimen Antarktis mit Landsat 7-Aufnamen möglich ist, wurde bereits von Schwaller et al. (2013b) und Lynch & Schwaller (2014) eindrucksvoll bewiesen. Um die Aussagekraft bzw. die Genauigkeit der aus den Satellitenbildern gewonnenen Informationen beurteilen zu können, werden möglichst genaue Bodenkontrolldaten benötig. Vier verschiedene Methoden zur Schaffung solcher Referenzdaten wurden in diesem Projekt untersucht und miteinander verglichen. Die Panoramafotografie ist die schnellste Methode, liefert aber nur relativ ungenaue Ergebnisse, ähnlich wie die GPS-basierte Teilkartierung. Mit der GPS-basierten Vollkartierung erfolgt hingegen die genauste Bestimmung der Brutpaarzahlen aller untersuchten Methoden. Diese benötigt aber auch die meiste Zeit und hat den Nachteil, dass die brütenden Pinguine am stärksten gestört werden. Einen Mittelweg bietet die Kartierung mit sehr hochaufgelösten UAV-Orthophotomosaiken, mit der in kurzer Zeit große Gebiete untersucht werden können. Es wurde gezeigt, dass RGB-Orthophotomosaike am geeignetsten sind um die Brutpaare zu identifizieren, während sich NIR-Orthophotomosaike besonders für die Detektion des Guanos und der Vegetation eignen. Thermalinfrarot-Orthophotomosaike haben ein großes Potenzial bei der Identifizierung von Pinguinen, wenn diese sich auf oder neben einem Nest befinden. Die Methode ist aufgrund der geringen Auflösung der Thermalsensoren jedoch noch nicht praxistauglich. Erstmalig fand eine detaillierte Untersuchung des Störungspotenzials der UAV-gestützten Kartierung statt. Das Ergebnis zeigt, dass Überflughöhen von mehr als 50 m über Grund (entspricht der minimalen Flughöhe der UAV-Kartierungsflüge) nur geringe Verhaltensreaktionen der Pinguine im Vergleich zu niedrigeren Flughöhen hervorrufen. Weiterhin wurde untersucht, ob es Unterschiede bei der Guanofärbung einer Kolonie im Saisonverlauf oder zwischen den einzelnen Arten gibt, die mittels fernerkundlichen Methoden erkannt werden können. Die Ergebnisse der Versuche mit Munsell-Farbtafeln, Fotografien am Boden sowie UAV- und Satellitenaufnahmen aus zwei Saisons zeigen, dass sich die Probeflächen mit den Adéliepinguinen am Anfang der Saison von denen mit den Eselspinguinen unterscheiden. Der Unterschied äußert sich darin, dass zu Beginn der Brutsaison der relative Rot- und Grünanteil des Guanos sehr nahe beieinander liegt, das heißt die Guanofarbe erscheint grünlich. In der restlichen Saison hingegen dominiert bei allen Arten der Rotanteil. Aufgrund dieses Farbunterschiedes war es möglich, in einer hochaufgelösten Satellitenaufnahme die Adéliepinguinnestgruppen von den Eselspinguinnestgruppen zu unterscheiden. Neben der Guanofarbe wurde auch der Habitus sowie die Brutbiologie und -phänologie der Pinguine als mögliches Unterscheidungsmerkmal zwischen den Pygoscelis-Arten mit Hilfe der Fernerkundungsdaten untersucht. So ist es in UAV-Aufnahmen mit Bodenauflösungen von mindestens 1 cm unter optimalen Aufnahmebedingungen möglich, die Küken der drei Arten voneinander zu unterscheiden. Bei den Adulten hingegen konnte als einziges zuverlässiges Bestimmungsmerkmal der sanduhrförmige weiße Fleck auf dem Scheitel von Eselspinguinen ausgemacht werden, aber nur bei aufrecht gehaltenem Kopf. Auch anhand der unterschiedlichen Brutbiologie konnten Zügelpinguinnestgruppen mit noch brütenden Adulten von Eselspinguinnestgruppen mit bereits geschlüpften Küken mit Hilfe eines UAV-Orthophotomosaiks von Narebski Point zweifelsfrei voneinander unterschieden werden. Auch die intrasaisonal Variation in der Kolonieausdehnung und Nbesetzung wurde ausführlich anhand von GPS-basierten Teilkartierungen und der Brutphänologie auf Ardley Island untersucht. So zeigte sich, dass die Größe der Nestgruppenflächen über den Untersuchungszeitraum (Anfang Dezember bis Anfang Januar) weitestgehend konstant blieb, im Gegenzug die Anzahl der Nester und somit auch die Dichte der Nestgruppen aber stark abnahm. Auch wurde beobachtet, dass Nestgruppen mit 1-10 Nestern am deutlichsten innerhalb des Untersuchungszeitraumes vom Rückgang betroffen waren, was möglichweise an deren Kolonierandlage und dem damit einher gehenden größeren Prädationsdruck liegt. Die Untersuchungen von Cape Bird mit Landsat 8-Aufnahmen ergaben, dass dort keine intrasaisonalen Veränderungen in der Kolonieausdehnung festgestellt werden konnten. Lediglich die Wahrscheinlichkeit, dass die Kolonie mit Schnee bedeckt ist und somit nur teilweise oder nicht detektiert werden kann, steigt am Anfang und am Ende der Saison. Mit hochaufgelösten Satellitenaufnahmen konnte bei Ardley Island hingegen eine deutliche intrasaisonale Variation der Guanoflächen festgestellt werden. So nimmt die Guanofläche der Kolonie zum Saisonende hin stark zu, bis sie unter dem Einfluss von nachlassenden Guanoeintrag bei weiterhin vorhandener Erosion wieder abnimmt. Eine weitere Analyse zeigte, dass eine Korrelation (R?= 0,84) zwischen dem Aufnahmezeitpunkt der Satellitenaufnahme und der durchschnittlichen Nestdichte der Guanobedeckten Flächen besteht. Die Detektierbarkeit intersaisonaler Variationen in der Kolonieausdehnung und Nbesetzung wurde mit hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen anhand der Kolonien von Ardley Island und Cape Bird untersucht. Für Ardley Island konnte kein Zusammenhang (R? = 0,05) zwischen der Anzahl der Nester und der mit Hilfe der Bodenkartierung ermittelten Nestgruppenfläche festgestellt werden. Ähnliches zeigte sich für die Adéliepinguinkolonie Cape Bird Nord anhand hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen. Weiterhin konnten mit Landsat-Aufnahmen keine Veränderungen der Brutpaarzahlen anhand der Guanofläche detektiert werden, selbst dann nicht, wenn sich die Brutpaarzahlen mehr als verdreifachten. Dies ergaben Analysen an der Kolonie Cape Bird Nord im Zeitraum zwischen 1985 und 2016. Die Ursache dafür liegt wahrscheinlich in der Dichteänderung innerhalb der Nestgruppen. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Monitoring penguin colonies in the Antarctic using remote sensing data(Umweltbundesamt, 2017) Mustafa, Osama; Esefeld, Jan; Grämer, Hannes; Thüringer Institut für Nachhaltigkeit und Klimaschutz (Jena); Universität (Jena). Arbeitsgruppe Polar- & Ornitho-Ökologie; Deutschland. UmweltbundesamtVor dem Hintergrund der bereits punktuell beobachteten Bestandsveränderungen und Verschiebungen von Pinguinbrutplätzen im Zusammenhang mit dem globalen Klimawandel und der unterschiedlichen Verfügbarkeit von Nahrung erscheint ein möglichst flächendeckendes Monitoring der antarktischen Pinguine sinnvoll. Der vorliegende Bericht soll hierzu einen methodischen Beitrag leisten. Aufgrund der sehr großen Zahl von Kolonien und der in der Regel schwierigen Zugänglichkeit können Vor-Ort-Zählungen in Bezug auf die Größe der Brutpopulation stets nur Stichprobencharakter besitzen. Außerdem ist davon auszugehen, dass es eine nicht unbeträchtliche Anzahl bisher unbekannter Kolonien gibt. Ein weitestgehend umfassendes Monitoring erscheint daher nur auf der Basis von Fernerkundungsdaten möglich. Möglichst alle Pinguinkolonien der Antarktis detektieren zu können, werden Satellitendaten benötigt, die aufgrund der enormen Datenmengen sehr günstig zu akquirieren sind und zum anderen auch flächendeckend vorliegen. In dieser Untersuchung stellten sich die erst seit 2013 verfügbaren Landsat 8-Daten als die geeignetsten für diese Aufgabe heraus. Diese haben im Gegensatz zu dem Vorgänger Landsat 7, der seit Mai 2003 einen Fehler am sogenannten Scan-Line-Corrector aufweist, den großen Vorteil, dass die komplette Aufnahme ausgewertet werden kann, was eine höhere zeitliche Abdeckung der antarktischen Küstengebiete erlaubt. Wenn hingegen die Größe der Kolonien genau bestimmt und kleinräumige Veränderungen detektiert werden sollen, werden Satellitendaten benötigt, die eine sehr hohe räumliche und zeitliche Auflösung haben. In einem solchen Fall haben sich hochaufgelöste, multispektrale Satellitendaten mit Bodenauflösungen von unter 60 cm als am geeignetsten erwiesen. Erstmals wurden auch die hochaufgelösten VNIR-Daten des Worldview 3-Satelliten erfolgreich getestet. Zur Durchführung der Analysen wurden 12 hochaufgelöste und über 50 mittelaufgelöste multispektrale Satellitenaufnahmen der Testgebiete beschafft. Insbesondere gelang es trotz der häufigen Bewölkung in der Saison 2014/15 vier und in der Saison 2015/16 drei hochaufgelöste weitgehend wolkenfreie Aufnahmen von Ardley Island für intrasaisonale Untersuchungen zu akquirieren. Mit Hilfe dieser Daten wurde eine Reihe von Methoden auf ihre Eignung zur Detektion von hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen hin überprüft. Als schwierig stellte sich die Klassifikation des Guanos in den hochaufgelösten Aufnahmen heraus. Besonders der dunkel erscheinende Guano konnte kaum mit den getesteten Methoden detektiert werden. Im Gegensatz dazu ließ sich der hellere, orange-rötlichen Guano gut klassifizieren. Prinzipiell zeigte sich, dass die Klassifikationen bei der eher kontinental gelegen Cape Bird-Kolonie genauer waren als bei Adélie Land, was auf die relativ großen Flächen dunklen Guanos und der großen Variabilität der Geomorphologie und Vegetation auf Ardley Island zurückzuführen ist. Bei den untersuchten Methoden zeigte sich, dass die Maximum-Likelihood- und die ACE-Klassifikation die besten Ergebnisse für die Detektion von Guano in hochaufgelösten Aufnahmen lieferten. Beim Vergleich der Satellitenaufnahmen mit den Bodenkartierungen wurde auch festgestellt, dass es auf Ardley Island nicht möglich ist, alle Nestgruppen in Satellitenaufnahmen zu identifizieren, auch nicht manuell. Gute Ergebnisse wurden mit der ACE- und SAM-Klassifizierung bei den mittelaufgelösten Landsat 8-Aufnahmen der kontinentalen und maritimen Antarktis erreicht. Beiden Methoden scheinen für eine automatisierte Klassifizierung der gesamten Antarktis geeignet. Das eine automatische Detektion von Adéliepinguinkolonien der kontinentalen und auch der maritimen Antarktis mit Landsat 7-Aufnamen möglich ist, wurde bereits von Schwaller et al. (2013b) und Lynch & Schwaller (2014) eindrucksvoll bewiesen. Um die Aussagekraft bzw. die Genauigkeit der aus den Satellitenbildern gewonnenen Informationen beurteilen zu können, werden möglichst genaue Bodenkontrolldaten benötig. Vier verschiedene Methoden zur Schaffung solcher Referenzdaten wurden in diesem Projekt untersucht und miteinander verglichen. Die Panoramafotografie ist die schnellste Methode, liefert aber nur relativ ungenaue Ergebnisse, ähnlich wie die GPS-basierte Teilkartierung. Mit der GPS-basierten Vollkartierung erfolgt hingegen die genauste Bestimmung der Brutpaarzahlen aller untersuchten Methoden. Diese benötigt aber auch die meiste Zeit und hat den Nachteil, dass die brütenden Pinguine am stärksten gestört werden. Einen Mittelweg bietet die Kartierung mit sehr hochaufgelösten UAV-Orthophotomosaiken, mit der in kurzer Zeit große Gebiete untersucht werden können. Es wurde gezeigt, dass RGB-Orthophotomosaike am geeignetsten sind um die Brutpaare zu identifizieren, während sich NIR-Orthophotomosaike besonders für die Detektion des Guanos und der Vegetation eignen. Thermalinfrarot-Orthophotomosaike haben ein großes Potenzial bei der Identifizierung von Pinguinen, wenn diese sich auf oder neben einem Nest befinden. Die Methode ist aufgrund der geringen Auflösung der Thermalsensoren jedoch noch nicht praxistauglich. Erstmalig fand eine detaillierte Untersuchung des Störungspotenzials der UAV-gestützten Kartierung statt. Das Ergebnis zeigt, dass Überflughöhen von mehr als 50 m über Grund (entspricht der minimalen Flughöhe der UAV-Kartierungsflüge) nur geringe Verhaltensreaktionen der Pinguine im Vergleich zu niedrigeren Flughöhen hervorrufen. Weiterhin wurde untersucht, ob es Unterschiede bei der Guanofärbung einer Kolonie im Saisonverlauf oder zwischen den einzelnen Arten gibt, die mittels fernerkundlichen Methoden erkannt werden können. Die Ergebnisse der Versuche mit Munsell-Farbtafeln, Fotografien am Boden sowie UAV- und Satellitenaufnahmen aus zwei Saisons zeigen, dass sich die Probeflächen mit den Adéliepinguinen am Anfang der Saison von denen mit den Eselspinguinen unterscheiden. Der Unterschied äußert sich darin, dass zu Beginn der Brutsaison der relative Rot- und Grünanteil des Guanos sehr nahe beieinander liegt, das heißt die Guanofarbe erscheint grünlich. In der restlichen Saison hingegen dominiert bei allen Arten der Rotanteil. Aufgrund dieses Farbunterschiedes war es möglich, in einer hochaufgelösten Satellitenaufnahme die Adéliepinguinnestgruppen von den Eselspinguinnestgruppen zu unterscheiden. Neben der Guanofarbe wurde auch der Habitus sowie die Brutbiologie und -phänologie der Pinguine als mögliches Unterscheidungsmerkmal zwischen den Pygoscelis-Arten mit Hilfe der Fernerkundungsdaten untersucht. So ist es in UAV-Aufnahmen mit Bodenauflösungen von mindestens 1 cm unter optimalen Aufnahmebedingungen möglich, die Küken der drei Arten voneinander zu unterscheiden. Bei den Adulten hingegen konnte als einziges zuverlässiges Bestimmungsmerkmal der sanduhrförmige weiße Fleck auf dem Scheitel von Eselspinguinen ausgemacht werden, aber nur bei aufrecht gehaltenem Kopf. Auch anhand der unterschiedlichen Brutbiologie konnten Zügelpinguinnestgruppen mit noch brütenden Adulten von Eselspinguinnestgruppen mit bereits geschlüpften Küken mit Hilfe eines UAV-Orthophotomosaiks von Narebski Point zweifelsfrei voneinander unterschieden werden. Auch die intrasaisonal Variation in der Kolonieausdehnung und Ńbesetzung wurde ausführlich anhand von GPS-basierten Teilkartierungen und der Brutphänologie auf Ardley Island untersucht. So zeigte sich, dass die Größe der Nestgruppenflächen über den Untersuchungszeitraum (Anfang Dezember bis Anfang Januar) weitestgehend konstant blieb, im Gegenzug die Anzahl der Nester und somit auch die Dichte der Nestgruppen aber stark abnahm. Auch wurde beobachtet, dass Nestgruppen mit 1-10 Nestern am deutlichsten innerhalb des Untersuchungszeitraumes vom Rückgang betroffen waren, was möglichweise an deren Kolonierandlage und dem damit einher gehenden größeren Prädationsdruck liegt. Die Untersuchungen von Cape Bird mit Landsat 8-Aufnahmen ergaben, dass dort keine intrasaisonalen Veränderungen in der Kolonieausdehnung festgestellt werden konnten. Lediglich die Wahrscheinlichkeit, dass die Kolonie mit Schnee bedeckt ist und somit nur teilweise oder nicht detektiert werden kann, steigt am Anfang und am Ende der Saison. Mit hochaufgelösten Satellitenaufnahmen konnte bei Ardley Island hingegen eine deutliche intrasaisonale Variation der Guanoflächen festgestellt werden. So nimmt die Guanofläche der Kolonie zum Saisonende hin stark zu, bis sie unter dem Einfluss von nachlassenden Guanoeintrag bei weiterhin vorhandener Erosion wieder abnimmt. Eine weitere Analyse zeigte, dass eine Korrelation (Ṛ= 0,84) zwischen dem Aufnahmezeitpunkt der Satellitenaufnahme und der durchschnittlichen Nestdichte der Guanobedeckten Flächen besteht. Die Detektierbarkeit intersaisonaler Variationen in der Kolonieausdehnung und Ńbesetzung wurde mit hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen anhand der Kolonien von Ardley Island und Cape Bird untersucht. Für Ardley Island konnte kein Zusammenhang (Ṛ = 0,05) zwischen der Anzahl der Nester und der mit Hilfe der Bodenkartierung ermittelten Nestgruppenfläche festgestellt werden. Ähnliches zeigte sich für die Adéliepinguinkolonie Cape Bird Nord anhand hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen. Weiterhin konnten mit Landsat-Aufnahmen keine Veränderungen der Brutpaarzahlen anhand der Guanofläche detektiert werden, selbst dann nicht, wenn sich die Brutpaarzahlen mehr als verdreifachten. Dies ergaben Analysen an der Kolonie Cape Bird Nord im Zeitraum zwischen 1985 und 2016. Die Ursache dafür liegt wahrscheinlich in der Dichteänderung innerhalb der Nestgruppen. Quelle: Forschungsbericht