FERNNERKUNDUNG

Aus der Ferne sieht man besser

Das Abenteuer Weltraum hat der Erdbeobachtung und folglich auch den Erkenntnissen zu unserem Planeten neuen Auftrieb gegeben. Das gesammelte Wissen ist zwar über sämtliche Kontinente verstreut, wird heutzutage jedoch in einem weltweiten Programm vereint, das sektorübergreifende Instrumente zugunsten einer nachhaltigen Entwicklung bereitstellt. Unter anderem können Satellitendaten dazu eingesetzt werden, Nahrungsmittelkrisen vorauszusehen, von denen der Welternährungs - organisation (FAO) zufolge mehr als 40 Länder betroffen sind und die weltweit 850 Millionen Menschen hungern lassen.

Vue d’exploitations céréalières dans le South Africa’s Free State, qui approvisionnent 70 % du marché national sud-africain. Image du satellite Proba, senseur Chris. © SSTL through ESA
Patchwork von Poldern, die an den Ufern der Schelde (NL) für die Landwirtschaft genutzt werden. Aufnahme des CHRIS-Spektrometers des PROBA-Satelliten. © SSTL through ESA Getreideanbaugebiete im südafrikanischen Free State, die 70 % des südafrikanischen Marktes versorgen. Aufnahme des CHRIS-Spektrometers des PROBA-Satelliten. © KARI through ESA 2005
Patchwork de polders utilisés pour l’agriculture sur les rives de l’Escaut (NL). Image du satellite Proba, senseur Chris. © KARI through ESA 2005
© KARI through ESA 2005
© SSTL through ESA
© SSTL through ESA

Mit der Eroberung des Himmels haben wir ein Bilderalbum der Erde geöffnet. Von einem Ballon aus hatte man die Vorstellungen von der Erde und dem Meer seit der Mitte des 19. Jahrhunderts korrigiert. Das nächste Mysterium, das es zu enträtseln galt, war der Weltraum. Seit dem Ende des Kalten Krieges widmen sich die Weltraum organisationen den Fragen der Umweltsicherheit. 1972 wurde der erste Fernerkundungssatellit, Landsat1, in den Orbit gebracht. Von diesem Zeitpunkt an trugen die optischen Sensoren, Radar- und Infrarotgeräte zur Überwachung des Planeten bei.

Die so in Hunderten von Kilometern Höhe erfassten Daten wurden recht bald in Daten - banken eingespeist, mit denen Erscheinungen auf der Erde, im Meer und in der Luft analysiert wurden. Mit der Zeit und wegen einer schlechten finanziellen Ausstattung der Weltraum organisationen verkümmerten diese technischen Infrastrukturen allerdings.

Mittlerweile hat sich das Blatt aber wieder gewendet, da die Regierungen die Bedeutung der Erdbeobachtung erkannt haben. Im Jahre 2002 ist sich die internationale Gemeinschaft auf dem Weltgipfel zur nachhaltigen Entwicklung in Johannesburg bewusst geworden, dass dringend benötigte koordinierte Informationen zum Zustand unseres Planeten fehlten. Wenige Jahre später konnte ein Zehn-Jahres-Plan vorgelegt werden, der die Schaffung eines globalen Überwachungssystems für Erdbeobachtungs - systeme, GEOSS(1) (siehe Kasten), ab 2004 vorsah.

Ein globales Netz

Die Erde, die Atmosphäre und die Ozeane bilden in gegenseitiger Abhängigkeit ein einheitliches System: unseren Planeten. Um seine natürliche Dynamik aufklären und fachübergreifende Instrumente konzipieren zu können, die bei der Entscheidung und für die Bewirtschaftung von Ressourcen zum Einsatz kommen sollen, werden vollständige und kompatible Daten benötigt. Dazu gehören räumlich- geografische und Gelände-Informationen, die von Spezialisten direkt oder mithilfe von Sondierungssystemen auf dem Boden oder an Bord von Flugzeugen oder Schiffen. zusammengetragen werden. Diese Daten sind sicherlich nur von Nutzen, wenn sie in miteinander verknüpfte Systeme integriert werden, die auf einem offenen Format beruhen.

Mit dem Zusammentragen und der Sicherung der Kompatibilität hat man in Europa bereits begonnen, und zwar in der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Seit 1998 werden im Rahmen des GMES-Programms - Global Monitoring for Environment and Security - die europäischen Beobachtungstätigkeiten zusammengeführt, wobei terrestrische Informationen in ein einheitliches Datennetz integriert werden. Dieses Netz wird mit Daten von Sonden systemen und denen aus Studien zur Bodennutzung, zur Artenvielfalt oder Sozioökonomie gespeist. Aber auch aus dem Weltall gewonnene Beobachtungsdaten werden in dieses Netz aufgenommen. Sie stammen von Satelliten im Einsatz, aber auch aus Projekten zur Entwicklung einer neuen Generation von Flugkörpern. 2012 sollte GMES verschiedene Dienste vorstellen können.

Beiträge und Perspektiven

Die GMES-Initiative ist Europas Hauptbeitrag zur Umsetzung von GEOSS. Damit wird der Europäischen Kommission ein Platz als zentral mitwirkendes Organ eingeräumt. Auch mit anderen europäischen Programmen wird ein Beitrag zu GEOSS geleistet, wie zum Beispiel mit der Arbeit an der Informations- und Kommunikations technologie. Dadurch werden bereichsübergreifende Anwendungen ermöglicht, insbesondere auf der Ebene der Sonden - systeme. Im Rahmen des Sensor Web Enablement werden Daten von Geosensoren in interaktive Informations dienste im Internet oder auch in virtuelle Globen (2) integriert.

Auch wenn die 72 Nationen und 46 internationalen GEOSS-Mitgliedsorganisationen nicht alle über Satelliten verfügen, so werden doch die Daten gemeinsam genutzt und allen zugänglich gemacht, insbesondere den Entwicklungsländern, mit denen man mitunter spezielle Partnerschaften eingeht.

AEGOS

So steht Afrika im Mittelpunkt eines Gemein - schaftsprojekts im Rahmen von GEOSS: der AEGOS(3)-Initiative - African-European Georessources Observation System. Marc Urvois, der diese vom 7. Rahmen programm der EU unterstützte Aktion vom Bureau de Recherches Géologiques et Minières - BRGM (Büro für geologische und Bergwerksfor - schungen) (FR) - koordiniert, kündigt an: „Dank AEGOS werden wir die Georessourcen von Afrika nachhaltig nutzen können, wozu nicht nur Bodenschätze, sondern auch Grundwasser, Baustoffe und Energie gehören - die geothermischen Lager stätten liegen hier in einer günstigen Tiefe."

Konkret wird dies über zwei Projekte umgesetzt: „Zunächst werden wir eine gesamtafrikanische Infrastruktur errichten; im Zuge dessen fassen wir sämtliche Karten zusammer über die die Länder Afrikas verfügen. Es werden aber auch die Karten der Europäer mitberücksichtigt, die sie im Laufe der Kolonialzeit erstellt hatten. Anschließend werden diese Daten von den nationalen und grenzüberschreitenden kartografischen Diensten verarbeitet, um hauptsächlich von Entscheidungsträgern bei der Strukturierung ihrer politischen Strategien zugunsten einer nachhaltigen Entwicklung herangezogen zu werden, aber auch, um der geowissenschaftlichen Gemeinschaft grundlegendes Wissen zu verschiedenen Prozessen zu liefern", berichtet Marc Urvois.

Vorteile der Vernetzung

Diese über 45 afrikanische und etwa 20 europäische Länder verstreuten Daten werden zusammengeführt, ohne jedoch in einem einzigen System zentralisiert zu werden. „Die wissenschaftliche Gemeinschaft verfügt über gute geologische und metallogene Kenntnisse des Kontinents. Auf knapp 5 000 Karten sind Informationen zum Boden und zum Untergrund sowie zu über 40 000 Lagerstätten und Hin - weisen auf Vorkommen verzeichnet", führt Marc Urvois weiter aus. „Die Aufgabe besteht nun darin, diese Informationen nutzbar zu machen, um den Datenaustausch zu vereinfachen und Produkte und Dienste daraus zu entwickeln. 24 Partner werden also an einer verteilten Architektur arbeiten und dabei internationale Normen für das Gebiet der Internet- Kartografie und der Kompatibilität anwenden."

AEGOS ist nur ein Beispiel unter Hunderten der regionalen und sektoralen Programme, die GEOSS zuarbeiten. Ihre Datenbanken, die aus verschiedenen Beobachtungsstätten gespeist werden, bilden die Quellen, die das Projekt in Anwendungen zusammenführen wird, die spezielle, aber auch allgemeinere Ziele verfolgen, wie zum Beispiel die Umsetzung der Verpflichtungen aus Umwelt verträgen wie dem Kyoto-Protokoll. Die nachhaltige Entwicklung steht dabei im Mittelpunkt dieser weltweiten Bemühungen, die über zehn Jahre hinweg (2005-2014) verfolgt werden - ein sehr weiter Blickwinkel, der in neun nutznießende gesellschaftliche Bereiche(4) unterteilt ist: Natur - katastrophen, Gesundheit, Energie, Klima, Wasser, Meteorologie, Ökosysteme, Landwirt - schaft und Artenvielfalt.

Für die Verpflegung

Die Landwirtschaft ist sicherlich nicht der kleinste dieser Bereiche. Michael Rast, Verantwortlicher der GEOSS-Anwendungen für dieses Gebiet, betont: „Die optimierte Verwaltung der Agrarproduktion ist ein wesentlicher Aspekt für die Stabilität, denn über kurz oder lang sind wir mit Bedrohungen konfrontiert, die sich unter anderem in einer zunehmenden Anzahl von Naturkatastrophen zeigen. Letztere verursachen erhebliche Schäden, insbesondere in den Entwicklungsländern."

Aus strategischer Sicht steht die Landwirt - schaft schon heute im Visier der Ferner - kundung ssatelliten. „Seit den 1970er Jahren überwachen die USA die Mais- und Weizenernten der Sowjetunion mittels Daten, die sie von Landsat1 erhalten", erzählt Michael Rast. Seitdem haben die Entwicklungen in der Wissenschaft zu mehr Präzision der Spektrometer an Bord der Satelliten beigetragen, die ein detailliertes Bild von der Erde erstellen und es analysieren, wofür sie eine Bibliothek von Spektral merkmalen abrufen. Die Wellenlänge einer jeden Pflanze ist nämlich höchst individuell und ändert sich je nach Wachstumsstadium und Gesundheitszustand, aber auch wenn sich die Umweltbedingungen verändern.

„Aufgrund dieser Tatsache bringen die Satelliten der Landwirtschaft zahlreiche Vorteile", so Michael Rast weiter. „Von der Förderung der Hilfe für die Präzisions - landwirtschaft über die Fruchtwechselwirtschaft oder den Zwischenfruchtbau bis hin zu verbesserten Wettervorhersagen. Außerdem ermöglichen die Satellitendaten recht genaue Vorhersagen zu den zu erwartenden Ernte - erträgen oder Daten, um die Ursachen für einen Nahrungsmittelmangel zu ergründen und die Verluste zu beziffern", erklärt er. „Durch die Lokalisierung und Quantifizierung der verschiedenen Kulturen kann dank der Fernerkundung auch der Anteil eines jeden Landes an der Produktion von Biokraftstoffen berechnet werden. Die europäischen Institutionen verwenden die Daten auch dazu, die im Rahmen der GAP, der Gemeinsamen Agrarpolitik (siehe Kasten), gemachten Meldungen zu überprüfen."

Bereits heute

Auch wenn GEOSS erst 2015 zu Ende gehen soll, so kann man schon jetzt einige Erfolge vorweisen. Nachdem die ESA mithilfe der Sonde MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer ) an Bord des Satelliten ENVISAT die Erde mit einer Auflösung von 260 x 300 m untersucht hatte, entwickelte sie einen neuen Kartendienst, der mit der Klassifikation der Vereinten Nationen (UN Land Cover Classification System) mit dem Namen GlobCOVER kompatibel ist. Eine erste Version des Systems, das im Februar 2008 vorgestellt wurde, wird aufgrund mehrerer Artefakte noch nicht zum Einsatz kommen. Die Freigabe einer zweiten GlobCOVERVersion ist aber schon für Juli 2008 vorgesehen.

Diese Etappe in der Kartografie ist ein riesiger Schritt für ein besseres Management der Produktion, für die Verhinderung von Unzulänglichkeiten und für die Erarbeitung eines Warnsystems bei Hungersnöten. Diese drei Prioritäten wurden von 25 nationalen und internationalen Organisationen, die den Agrarsektor vertreten, benannt. Diese Ziele wurden mit Blick auf die Verbesserung der Verwaltung der Landwirtschaft definiert; sie werden gemeinsam mit anderen GEOSSAkteuren realisiert.

Risiken und Gleichgewicht

Die Gefahr, dass die Versorgung mit Nahrungsmitteln nicht mehr gewährleistet werden kann, nimmt immer weiter zu. Die Erde muss einem immer größeren Druck standhalten, der sich aus der Klimaänderung, dem Energiebedarf und dem Bevölkerungswachstum ergibt. Diese Gegebenheiten können in den kommenden zehn Jahren durch strategische Investitionen beeinflusst werden, indem die Bewirtschaftung der landwirtschaftlichen Ressourcen revolutioniert und die Unter - ernährung bekämpft wird. Unter diesem Gesichtspunkt wird ein globales Überwachungs - system für die Landwirtschaft (Global Agriculture Monitoring System) errichtet.

Michael Rast begrüßt dieses Konzept: „Mit dem System werden wir die Situation besser bewerten und quantitativ darstellen können, was derzeit noch nicht ausreichend möglich ist. Dies können wir erreichen, indem wir die Informationssysteme wie bei GEOSS miteinander verbinden und dabei erfahren, wie wir mit den Auswirkungen der Landwirtschaft auf die Umwelt besser umgehen können." Denn das Wesen der Landwirtschaft liegt genau in dieser gegenseitigen Abhängigkeit von Mensch und Lebensraum, die sich in einem sehr empfindlichen Gleichgewicht befinden. Die Maximierung der Produktions - leistung und die Garantie einer langfristigen Ernährungssicherheit setzt voraus, dass die Ökosysteme und ihre sämtlichen Bestandteile bewahrt werden.

Delphine d’Hoop

  1. Global Earth Observation System of Systems.

  2. Siehe europäische Projekte SANY www.sany-ip.eu und OSIRIS www.osiris-fp6.eu


  3. www.brgm.fr/brgm/aegos

  4. Social Beneficiary Area - SBA.

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Mehr Einzelheiten

GAP unter Beobachtung

Mit dem MARS-Programm - Monitoring Agriculture Remote Sensing - werden die im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik ermittelten Meldedaten überprüft.Ausgehend von den Rohdaten können die Forscher die Kultursorte und ihren Reifezustand ermitteln. MARS wurde 1988 auf den Weg gebracht und dauerte zehn Jahre. Im Verlauf der Untersuchungen wurden verschiedene Versionen erarbeitet, die auf die Erhebung per Satellit (MARS-SAT) oder auf die Überwachung (MARS-PAC) ausgerichtet waren und von einem wirtschaftlichen Interesse an dem Projekt zeugten. So konnten auch Instrumente für die Bereiche Entwaldung, Bodenverarmung, Wüstenausbreitung, Trockenperioden oder auch Hungersnöte entwickelt werden.


www.earthobservations.org


Das GEOSS-Rennen

Als Reaktion auf die Informationsdefizite im Hinblick auf unseren Planeten gibt die internationale Gemeinschaft den Startschuss für das Rennen um geologische Erkenntnisse, das sich proportional zu den Herausforderungen entwickelt, die jeweils mit Wasser, Naturgefahren, Energie, Bodenschätzen und der Klimaänderung einhergehen. Innerhalb einiger Jahre bringt die Initiative GEOSS die ersten Ergebnisse ein. Auf dem Johannesburg-Gipfel im Jahre 2002 wird ein einheitliches Informationssystem auf den Weg gebracht. Die anschließenden Etappen werden rasch bewältigt: 2003 wird dem Projekt auf dem G8-Gipfel in Evian (FR) ein vorrangiger Status eingeräumt.

Einen Monat später macht der erste Gipfel zur Erdbeobachtung in Washington den Weg endgültig frei: 33 Länder bilden die Ad-hoc-Gruppe GEO - Group on Earth Observation -, die von der Europäischen Kommission, den USA, China und Südafrika geleitet wird und die einen Zehn-Jahres-Plan erstellen wird.


www.earthobservations.org



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