Copernicus – Überwachung der Erde vom Weltraum und vom Boden aus

Europa ist eine der am intensivsten genutzten Landmassen der Welt; es weist den höchsten Anteil an Landschaftszerschneidung aufgrund von Siedlungen und Infrastrukturen wie Autobahnen und Bahnlinien auf. Die Art und Weise, wie wir Land nutzen, hat erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt – auf Arten, Ökosysteme und Lebensräume. Die Landressourcen Europas sind auch durch die Auswirkungen des Klimawandels, darunter häufigere extreme Wetterereignisse, Waldbrände, Dürren und Überschwemmungen, einem erhöhten Druck ausgesetzt.

Von lückenhaften Luftaufnahmen zu hochauflösenden Bildern

Die europäischen nationalen Behörden sammeln seit langem Informationen über die Bodenbedeckung und -nutzung auf lokaler, regionaler oder nationaler Ebene. Als die Nachfrage nach und der Wettbewerb um Landressourcen in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zunahmen, wurde deutlich, dass ein besseres und umfassenderes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Landnutzung und ihren Auswirkungen für einen besseren Schutz der Land- und Bodenressourcen unerlässlich war. Zu diesem Zweck beschloss die EU Mitte der 1980er Jahre, gemeinsam mit den nationalen Behörden, die Verfolgung und Überwachung der Bodenbedeckung und -nutzung über Grenzen hinweg zu koordinieren.

1985 riefen die EU-Mitgliedstaaten das Programm Corine[i] (Coordination of Information on the Environment, Koordination von Umweltinformationen) ins Leben, mit dem die ersten gemeinsamen Anstrengungen der EU-Mitgliedstaaten zur Erfassung der Bodenbedeckung in ganz Europa unternommen wurden. In diesen Anfangszeiten waren die Fachleute für Landmanagement auf eine Mischung aus Bodenmessungen und Luftaufnahmen angewiesen, die durch oft teure, niedrigauflösende Bilder von nur einer Handvoll Satelliten ergänzt wurden. Da die Daten fragmentiert waren, war es schwierig, ein vergleichbares europaweites Bild von den Gefahren für die europäischen Landressourcen zu erhalten. Die erste Kartierung dauerte zehn Jahre.

Hoch oben am Himmel und unten auf dem Boden

Die Idee hinter dem Copernicus-Programm[ii] wurde Ende der 1990er Jahre ([1]) entwickelt, und der erste Satellit wurde 2014 in die Umlaufbahn gebracht. Das Programm wird von der Europäischen Kommission in enger Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation durchgeführt und wird von den Mitgliedstaaten und verschiedenen europäischen Organisationen und Agenturen unterstützt. Copernicus arbeitet in den sechs Themenbereichen Atmosphäre, Meeresumwelt, Klimawandel, Sicherheit, Katastrophen- und Krisenmanagement sowie Landüberwachung.

Heute sind zwei der sieben Copernicus-Satelliten in der Umlaufbahn – die Sentinels 2A und 2B – speziell mit der Landüberwachung beauftragt. Sie liefern alle fünf Tage Bilder mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung und einer flächendeckenden Abdeckung der gesamten EUA-39-Region ([2]) und darüber hinaus. Sie unterstützen die Überwachung der Land- und Forstwirtschaft, der Landnutzung und der Veränderung der Bodenbedeckung sowie der Küsten- und Binnengewässer. Sie liefern sogar biophysikalische Daten wie beispielsweise zum Gehalt an Chlorophyll und zum Wassergehalt von Blättern.

Diese beiden Satelliten werden durch Daten aus mehr als 100 teilnehmenden Missionen sowohl aus dem kommerziellen als auch aus dem öffentlichen Bereich unterstützt, ergänzt um Daten aus einer großen Anzahl bestehender Boden- und Luftüberwachungsstationen und Sensoren. Dank Copernicus dauert es nun nur noch etwa ein Jahr, bis die Landressourcen Europas vollständig und genau kartiert sind.

Copernicus-Landüberwachungsdienst

Die EUA verwaltet die paneuropäischen und lokalen Komponenten des Copernicus-Landüberwachungsdienstes. In der Praxis stellt die EUA sicher, dass die gewonnenen Bilder und Datensätze für die Öffentlichkeit leicht zugänglich und frei nutzbar sind. Dieser Dienst wird zu einem immer wichtigeren Wissensinstrument für nationale Umweltbehörden, Stadtplaner und andere, die sich von der europäischen bis zur lokalen Ebene mit dem Management der Nutzung und Erhaltung von Landressourcen befassen.

Die EUA verwendet Copernicus-Daten, um einige Aspekte der Gesundheit der europäischen Ökosysteme und der Art und Weise der Landnutzung zu bewerten. Die Ergebnisse werden in verschiedenen EUA-Bewertungen vorgestellt, darunter Umweltzustandsberichte und Schlüsselindikatoren. Ein erster Indikator – Flächenverbrauch[iii] – betrachtet, wie viel Land für Stadtentwicklung und andere künstliche Flächen von land- und forstwirtschaftlicher und anderer natürlicher Landnutzung abgezogen wird (siehe Daten-Viewer Flächenverbrauch[iv]). Der zweite Indikator der EUA bewertet den Grad an Bodenversiegelung und -undurchlässigkeit[v] in Europa und überwacht, inwieweit der Boden von Gebäuden, Beton, Straßen oder anderen Bauwerken bedeckt ist (siehe Daten-Viewer Undurchlässigkeit[vi]).

Die EUA und andere Einrichtungen können diese Erkenntnisse und Daten in einem breiten Spektrum thematischer oder systematischer Bewertungen verwenden. So können Bauverwaltungen beispielsweise auf der Grundlage von Copernicus-Daten und -Produkten Bereiche ermitteln, in denen Zersiedelung, Landwirtschaft, Autobahnen und Bauwesen wichtige Lebensräume aufsplittern, und standortspezifische Lösungen vorschlagen. Ebenso trägt das Copernicus-Bildmaterial dazu bei, die Veränderung von Lebensräumen und Änderungen bei der Bodenbedeckung im Netzwerk Natura 2000[vii] der EU zu überwachen, das mehr als 18 % der Landfläche der EU und 7 % ihres Meeresgebiets umfasst (siehe Daten-Viewer Natura 2000[viii]).

Die von Copernicus erhobenen Geodaten bilden auch die Grundlage für den sogenannten Urban Atlas[ix]. Fachleute können die detaillierte Zusammensetzung von fast 800 städtischen Gebieten in ganz Europa mit mehr als 50 000 Einwohnern untersuchen und vergleichen. Detailgenaue Informationsschichten zeigen, wo sich Industrie-, Gewerbe- und Wohngebiete und Parks befinden. Die Daten enthalten auch Informationen über Bevölkerungsdichte, Gebäudehöhe und Verkehrskorridore sowie Weiden, Feuchtgebiete und Wälder in diesen oder in der Nähe dieser städtischen Gebiete.

Für mehr Wissen und nachhaltigere Entscheidungen

Unterstützt durch eine spezielle Reihe von Satelliten und den technologischen Fortschritt sollen die Landüberwachungsdaten und das Wissen über die europäische Landschaft in den kommenden Jahren weiter verbessert werden. Mit erwarteten Verbesserungen in der Auflösung einschließlich millimetergenauer Bodenbewegungen und thematischen Details wie Vegetationsphänologie und -produktivität bieten die Bilder zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Die laufenden Pläne für Copernicus sehen vor, dass bis 2030 fast 20 weitere Satelliten in die Umlaufbahn gebracht werden, wodurch der Umfang und die Detailgenauigkeit der gesammelten Informationen weiter ausgebaut werden.

Die von Copernicus und Galileo[x], dem Satellitennavigationsprogramm der EU, erhobenen Daten helfen den Landwirten bereits jetzt bei der Einführung von Techniken der Präzisionslandwirtschaft beim Anbau von Kulturpflanzen, mit denen die während der Vegetationsperiode benötigte Menge an Bewässerung und Pestiziden reduziert wird. Stadtplaner nutzen ebenfalls die wachsenden Datenmengen über Stadtlandschaften, um die Dynamik des Wohnungswesens zu beobachten, was beispielsweise bei der Verwaltung und Verbesserung des Zugangs zu öffentlichen Verkehrsmitteln helfen kann.

Ebenso kann die Überwachung städtischer Wärmeinseln und des Zugangs für Stadtbewohner zu Grünflächen, darunter Parks, Gärten und Wälder, dazu beitragen, dass Stadtplaner das Wohlergehen verbessern und sicherstellen können, dass Städte besser auf den Klimawandel vorbereitet sind.

In einem kürzlich erschienenen Bericht der EUA über die Bilanzierung von Naturkapital zur Unterstützung der Politikgestaltung[xi] wird erörtert, wie wir besseres Wissen über die nachhaltige Nutzung unserer natürlichen Ressourcen einschließlich Land und Boden entwickeln können. Die Copernicus-Satellitendaten werden dabei in Verbindung mit der direkten Überwachung der biologischen Vielfalt und der Ökosysteme durch andere Programme eine wichtige Rolle spielen.