Sentinel 1 Synthetic Aperture Radar Based Flood Mapping in Punjab Pakistan From 2015 to 2025 for Livestock Disaster Preparedness

In den weiten, flachen Ebenen des Punjabs in Pakistan bringt die Monsunzeit lebensspendenden Regen für Ernten und Vieh, aber sie bringt auch eine wiederkehrende Bedrohung mit sich: Überschwemmungen. Für die Bauern, die Rinder, Ziegen und Schafe in diesen flussnahen Gebieten halten, ist eine Überschwemmung nicht nur eine vorübergehende Unannehmlichkeit; es ist eine Katastrophe, die Futter wegspülen, Unterkünfte zerstören und Herden zerstreuen kann, was Familien ohne ihre primäre Einkommensquelle oder Nahrungssicherheit zurücklässt. Um diese Tiere und die Menschen, die von ihnen abhängen, zu schützen, müssen Beamte genau wissen, wohin das Wasser fließt, wie oft es an dieselben Stellen zurückkehrt und welche Gemeinschaften am stärksten gefährdet sind. Hier setzt moderne Technologie an und bietet eine Möglichkeit, die Landschaft durch die Wolken hindurch zu sehen. Satelliten, die mit einer speziellen Art von Radar ausgestattet sind, können den Boden auch dann „sehen“, wenn der Himmel bewölkt und regnerisch ist – eine Zeit, in der herkömmliche Kameras geblendet werden. Durch die Verfolgung dieser Radarsignale über viele Jahre hinweg können Wissenschaftler die Geschichte der Überschwemmungen kartieren und zwischen permanenten Flüssen und den temporären, gefährlichen Wasserflächen unterscheiden, die sich über das Ackerland ausbreiten.

Ein Team von Forschern, das mit Veterinärexperten und Regierungsvertretern zusammenarbeitete, nutzte diese Technologie, um eine detaillierte Zehnjahresgeschichte der Überschwemmungen in ganz Punjab, von 2015 bis 2025, zu erstellen. Sie konzentrierten sich auf die verwundbarsten Regionen der Provinz und nutzten ein cloudbasiertes System, um tausende Bilder des Sentinel-1-Satelliten zu verarbeiten. Dieser Satellit sendet Radargwellen aus, die von der Erdoberfläche abprallen; wenn die Wellen auf glattes, stehendes Wasser treffen, prallen sie anders ab, als wenn sie auf trockenes Land oder Nutzpflanzen treffen. Durch das Festlegen einer spezifischen Regel zur Identifizierung dieser glatten, nassen Oberflächen konnte das Team automatisch Karten erstellen, die zeigten, wohin sich die Überschwemmungswasser in jedem Jahr ausgebreitet hatten. Sie betrachteten nicht nur ein einzelnes schlechtes Jahr; sie bauten eine Zeitlinie auf, um zu sehen, welche Gebiete wiederholt betroffen waren. Ihre Karten zeigten, dass Überschwemmungen im Punjab nicht gleichmäßig verteilt sind. Während einige Jahre relativ kleine wasserbedeckte Flächen verzeichneten, waren andere wesentlich schwerwiegender. Im Jahr 2017 betrug die kartierte Überschwemmungsfläche etwa 2.869 Quadratkilometer, aber bis 2025 hatte sich diese Zahl auf 7.044 Quadratkilometer mehr als verdoppelt. Die schwersten Jahre, einschließlich 2015, 2016, 2023 und 2025, zeigten massive Überflutungen, während Jahre wie 2017, 2018 und 2021 deutlich weniger Wasser aufwiesen.

Die Karten zeigten ein klares Muster: Das Wasser breitet sich nicht wahllos aus. Stattdessen konzentriert es sich in bestimmten Korridoren, insbesondere in den südlichen und südwestlichen Teilen der Provinz. Distrikte wie Rajanpur, Dera Ghazi Khan und Muzaffargarh kristallisierten sich als die am häufigsten betroffenen Gebiete heraus, da sie in tiefliegenden Flusstälern liegen, in denen sich das Wasser natürlich sammelt. Dies sind die Orte, an denen dasselbe Land Jahr für Jahr überflutet wird, was einen Kreislauf des Risikos für das Vieh schafft, das dort grast. Die Forscher identifizierten auch „rezidivierende Überschwemmungszonen“ – Gebiete, die in mindestens zwei verschiedenen Jahren während des Jahrzehnts unter Wasser standen. Diese Zonen sind kritisch, da sie die Orte darstellen, an denen Landwirte und ihre Tiere am wahrscheinlichsten wiederholt mit Traumata, Verlust von Futter und Vertreibung konfrontiert sind. Durch die Lokalisierung dieser Orte bietet die Studie eine räumliche Orientierungshilfe dafür, wo der Schwerpunkt der Notfallplanung liegen sollte, anstatt zu raten, wo die nächste Überschwemmung einschlagen könnte.

Um die Genauigkeit dieser Radarkarten zu gewährleisten, gleichen die Forscher ihre Ergebnisse mit optischen Bildern eines anderen Satelliten, Sentinel-2, ab, der Standardfotografien erstellt. Sie verglichen die Radarkarten der Überschwemmungen von 2025 mit klaren Fotos, die vor und nach dem Eintreffen des Wassers aufgenommen wurden. Die beiden Quellen stimmten überein, was bestätigte, dass das Radar die überfluteten Gebiete korrekt identifizierte. Diese Validierung gab dem Team die Gewissheit, dass ihre Karten zuverlässig genug sind, um für reale Entscheidungsfindungen genutzt zu werden. Die Studie räumte jedoch auch ein, dass die Karten zwar zeigen, wo das Wasser war, aber nicht automatisch die ganze Geschichte dessen erzählen, was mit den Tieren geschah. Das Radar kann weder die Anzahl der Ziegen oder Rinder zählen, noch kann es die spezifischen Krankheiten messen, die nach einer Überschwemmung auftreten könnten. Hier wird menschliche Erfahrung essenziell.

Um die Lücke zwischen Satellitendaten und der Realität vor Ort zu schließen, sprachen die Forscher mit Vertretern von zehn Viehhalterfamilien, die im Überschwemmungsgebiet des Sutlej-Flusses leben – einer Region, die für wiederkehrende Überschwemmungen bekannt ist. Diese Gespräche offenbarten die spezifischen Herausforderungen, die Daten allein nicht erfassen können. Die Bauern beschrieben, wie schwierig es ist, Tiere zu bewegen, wenn das Wasser schnell steigt, was oft dazu führt, dass sie festgebunden bleiben und es nicht zu höher gelegenen Flächen schaffen. Sie sprachen vom Verlust von gelagertem Futter und der Schwierigkeit, sauberes Trinkwasser zu finden, wenn alles kontaminiert ist. Sie hoben auch die Angst vor Krankheiten hervor und merkten an, dass Tiere, wenn sie zur Flucht auf kleinen erhöhten Landstücken zusammengedrängt werden, anfälliger für Infektionen und Parasiten sind. Die Bauern erklärten, dass sie ihre überlebenden Tiere oft zu niedrigen Preisen verkaufen müssen, nur um zu überleben, was es fast unmöglich macht, ihre Herden danach wieder aufzubauen.

Die Erkenntnisse dieser Familien wurden mit den Satellitenkarten kombelt, um einen praktischen Leitfaden für die Katastrophenvorsorge zu erstellen. Die Forscher identifizierten zehn Schlüsselbereiche, in denen Handlungsbedarf besteht, die von besseren Evakuierungsplänen bis hin zu verbesserter Lagerung von Tierfutter reichen. Sie schlugen vor, dass Landwirte im Voraus sichere Unterstände auf höher gelegenem Gelände identifizieren und ihre Tiere dorthin bringen sollten, sobald Warnungen ausgegeben werden. Sie betonten auch die Notwendigkeit von Vorab-Impfungen, um die Tiere gegen Krankheiten zu schützen, die unter feuchten Bedingungen gedeihen, sowie die Wichtigkeit, Notfallfutter bereit zu haben, wenn die normalen Weideflächen unter Wasser stehen. Die Studie schlug vor, dass lokale Behörden digitale Karten erstellen sollten, die Überschwemmungsgebiete mit den Standorten von Viehbesitzern, Tierkliniken und Straßen verknüpfen, damit die Hilfe genau dort gelenkt werden kann, wo sie am dringendsten benötigt wird.

Diese Arbeit stellt eine neue Art des Denkens über das Katastrophenmanagement in Pakistan dar, die die breite, objektive Sicht aus dem Weltraum mit dem intimen, praktischen Wissen der Menschen verbindet, die auf dem Land leben. Die Karten bieten eine reproduzierbare, wissenschaftliche Basis für das Verständnis, wo Überschwemmungen stattfinden, während der Input der Gemeinschaft sicherstellt, dass die Lösungen für das Leben der Landwirte relevant sind. Die Forscher merkten an, dass ihre Karten zwar ein mächtiges Werkzeug sind, aber allein keine vollständige Lösung darstellen. Um wirklich effektiv zu sein, müssen diese Überschwemmungsschichten mit aktuellen Informationen darüber kombiniert werden, wie viele Tiere in jedem Gebiet leben, wo sich die Veterinärdienste befinden und welche spezifischen Krankheiten vorhanden sind. Ohne diese lokalen Daten bleiben die Karten lediglich ein allgemeiner Leitfaden statt eines präzisen Plans.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Technologie zur Kartierung von Überschwemmungen zwar verfügbar und bewährt ist, die eigentliche Herausforderung jedoch darin liegt, diese Informationen zu nutzen, um die am stärksten gefährdeten zu schützen. Die Karten zeigen, dass die südlichen und südwestlichen Teile des Punjabs am stärksten gefährdet sind, und die Gespräche mit den Bauern zeigen genau, wie diese Risiken im täglichen Leben aussehen. Indem sie diese beiden Perspektiven zusammenführen, haben die Forscher ein Fundament für eine bessere Planung geschaffen. Sie haben gezeigt, dass das Wissen, wohin das Wasser fließt, nur der erste Schritt ist; der nächste Schritt ist, dieses Wissen zu nutzen, um sicherzustellen, dass, wenn das Wasser steigt, die Tiere und die Menschen, die von ihnen abhängen, nicht zurückgelassen werden. Die Arbeit dient als Erinnerung daran, dass effektive Katastrophenvorsorge sowohl die hochtechnologische Sicht von oben als auch die bodenständige Weisheit derer erfordert, die die Überschwemmungen durchleben.