Erdbeobachtung: Die Überwachung unseres sich verändernden Klimas aus dem Weltraum

Unser Planet erfährt beispiellose Umweltveränderungen. Von steigenden Meeresspiegeln bis hin zu häufigeren extremen Wetterereignissen werden die Auswirkungen des Klimawandels weltweit immer deutlicher. Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert umfassende und zuverlässige Daten über das Klimasystem der Erde. Erdbeobachtungstechnologien (EO), insbesondere Satelliten und Fernerkundung, stellen wichtige Werkzeuge zur Überwachung dieser Veränderungen und zur Information über wirksame Abschwächungs- und Anpassungsstrategien dar.

Was ist Erdbeobachtung?

Erdbeobachtung umfasst eine Reihe von Techniken und Technologien, die zur Erfassung von Informationen über die physikalischen, chemischen und biologischen Systeme unseres Planeten verwendet werden. Diese Daten werden hauptsächlich durch Fernerkundung gesammelt, bei der Informationen über ein Objekt oder einen Bereich ohne physischen Kontakt erfasst werden. Satelliten, Flugzeuge und bodengestützte Sensoren werden alle zur Erfassung von EO-Daten verwendet.

Wichtige Erdbeobachtungstechnologien:

• Satellitenbilder: Von Satelliten aufgenommene Bilder bieten einen breiten und konsistenten Blick auf die Erdoberfläche, die Atmosphäre und die Ozeane.
• Fernerkundung: Dazu gehören verschiedene Techniken wie optische, thermische und Radarsensorik, die unterschiedliche Eigenschaften der Erdumgebung messen.
• In-situ-Messungen: Bodengestützte Instrumente, Bojen und Wetterstationen liefern wertvolle ergänzende Daten zur Kalibrierung und Validierung von Satellitenbeobachtungen.

Die Rolle der Erdbeobachtung bei der Klimaüberwachung

Die Erdbeobachtung spielt eine entscheidende Rolle bei der Überwachung verschiedener Aspekte des Klimasystems der Erde. Die von Satelliten und anderen EO-Plattformen gesammelten Daten sind unerlässlich, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Ozeanen, Land und Eis zu verstehen und Veränderungen im Laufe der Zeit zu verfolgen.

Überwachung der globalen Temperatur

Mit Radiometern ausgestattete Satelliten können die Erdoberflächentemperatur und die atmosphärischen Temperaturprofile messen. Diese Messungen liefern eine globale und konsistente Aufzeichnung von Temperaturänderungen, die für die Verfolgung globaler Erwärmungstrends von entscheidender Bedeutung sind. Beispielsweise überwachen die mit dem Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) ausgestatteten NASA-Satelliten Aqua und Terra kontinuierlich die globalen Landoberflächentemperaturen und tragen zu langfristigen Klimadaten bei.

Beispiel: Der Copernicus Climate Change Service (C3S) verwendet Satellitendaten, um die globalen Temperaturen zu überwachen und regelmässige Updates zu Klimatrends bereitzustellen. Ihre Daten zeigen konsistente Erwärmungstrends in den letzten Jahrzehnten mit erheblichen regionalen Unterschieden.

Verfolgung des Meeresspiegelanstiegs

Satellitenaltimetrie-Missionen wie Jason-3 und Sentinel-3 messen die Höhe der Meeresoberfläche mit hoher Präzision. Diese Messungen werden verwendet, um den Anstieg des Meeresspiegels zu verfolgen, der ein kritischer Indikator für den Klimawandel ist. Der Anstieg des Meeresspiegels wird durch die Wärmeausdehnung des Meerwassers und das Schmelzen von Gletschern und Eisschilden verursacht. Die Überwachung des Meeresspiegelanstiegs ist unerlässlich, um die Anfälligkeit von Küstengemeinden und Ökosystemen zu beurteilen.

Beispiel: Das Global Sea Level Observing System (GLOSS) integriert Satellitenaltimetriedaten mit Tidepegelmessungen, um eine umfassende Bewertung der weltweiten Meeresspiegeländerungen zu ermöglichen. Diese Informationen werden verwendet, um das Küstenmanagement und die Anpassungsplanung in gefährdeten Regionen wie den Malediven und Bangladesch zu unterstützen.

Überwachung der Eisbedeckung

Erdbeobachtungssatelliten liefern wertvolle Daten über die Ausdehnung und Dicke von Meereis, Gletschern und Eisschilden. Diese Messungen sind entscheidend, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Kryosphäre zu verstehen, den gefrorenen Teil des Erdsystems. Das Schmelzen von Eis trägt zum Anstieg des Meeresspiegels bei und kann sich auch auf regionale Klimamuster auswirken.

Beispiel: Die CryoSat-2-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) verwendet Radaraltimetrie, um die Dicke von Meereis und Eisschilden mit hoher Genauigkeit zu messen. Diese Daten werden verwendet, um den Rückgang des arktischen Meereises und das Schmelzen von Gletschern in Grönland und der Antarktis zu überwachen und so wichtige Einblicke in die Auswirkungen des Klimawandels auf die Kryosphäre zu gewinnen. Im Himalaya helfen Satellitendaten, den Rückzug der Gletscher und seine Auswirkungen auf die Wasserressourcen im Unterlauf zu verfolgen, was Millionen von Menschen betrifft.

Überwachung von Treibhausgasen

Mit Spektrometern ausgestattete Satelliten können die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre messen, beispielsweise Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4). Diese Messungen sind unerlässlich, um die Emissionen von Treibhausgasen zu verfolgen und die Wirksamkeit von Eindämmungsbemühungen zu bewerten. Daten von Satelliten können auch verwendet werden, um Quellen von Treibhausgasemissionen zu identifizieren, beispielsweise Kraftwerke, Entwaldung und landwirtschaftliche Aktivitäten.

Beispiel: Die von der NASA betriebene Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2)-Mission misst die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre mit hoher Präzision. Die Daten von OCO-2 werden verwendet, um die Quellen und Senken von CO2 zu verstehen und Veränderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf zu verfolgen. Die Sentinel-5P-Mission der ESA überwacht verschiedene atmosphärische Schadstoffe, darunter Methan, ein starkes Treibhausgas.

Bewertung von Entwaldung und Landnutzungsänderungen

Satellitenbilder werden verwendet, um Entwaldung und Landnutzungsänderungen zu überwachen, die wichtige Triebkräfte des Klimawandels sind. Die Entwaldung setzt grosse Mengen an CO2 in die Atmosphäre frei, während Landnutzungsänderungen die Albedo (das Rückstrahlvermögen) und die Oberflächentemperatur der Erde beeinflussen können. Die Überwachung von Entwaldung und Landnutzungsänderungen ist unerlässlich, um nachhaltige Landmanagementpraktiken umzusetzen und Treibhausgasemissionen zu reduzieren.

Beispiel: Die Global Forest Watch-Plattform verwendet Satellitendaten, um die Entwaldung nahezu in Echtzeit zu überwachen. Diese Informationen werden von Regierungen, NGOs und Unternehmen verwendet, um Entwaldungstrends zu verfolgen und Naturschutzmassnahmen umzusetzen. Im Amazonas-Regenwald helfen Satellitendaten, illegale Abholzung und Entwaldungsaktivitäten zu überwachen.

Überwachung der Ozeanversauerung

Obwohl die direkte Beobachtung der Ozeanversauerung aus dem Weltraum eine Herausforderung darstellt, können Satellitendaten zur Meeresoberflächentemperatur, Chlorophyllkonzentration und anderen Ozeaneigenschaften verwendet werden, um auf Veränderungen in der Ozeanchemie zu schliessen. Die Ozeanversauerung, die durch die Aufnahme von CO2 aus der Atmosphäre verursacht wird, stellt eine Bedrohung für die Meeresökosysteme dar. Die Überwachung der Ozeanversauerung ist unerlässlich, um die Auswirkungen des Klimawandels auf das Meeresleben zu verstehen.

Beispiel: Der Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) verwendet Satellitendaten und Ozeanmodelle, um die Ozeanversauerung und ihre Auswirkungen auf die Meeresökosysteme zu überwachen. Diese Informationen werden verwendet, um das Fischereimanagement und die Naturschutzbemühungen zu unterstützen.

Die Vorteile der Erdbeobachtung für die Klimaüberwachung

Die Erdbeobachtung bietet mehrere entscheidende Vorteile für die Klimaüberwachung:

• Globale Abdeckung: Satelliten bieten einen globalen und konsistenten Blick auf das Klimasystem der Erde und decken abgelegene und unzugängliche Regionen ab.
• Kontinuierliche Überwachung: Erdbeobachtungssatelliten überwachen kontinuierlich die Erdumgebung und liefern eine langfristige Aufzeichnung der Klimaänderungen.
• Hohe Auflösung: Fortschrittliche EO-Sensoren können hochauflösende Daten liefern, die eine detaillierte Analyse von Klimaprozessen ermöglichen.
• Datenzugänglichkeit: Viele Erdbeobachtungsdatensätze sind für die Öffentlichkeit frei zugänglich, was die Transparenz und Zusammenarbeit in der Klimaforschung fördert.
• Kosteneffizienz: Die Erdbeobachtung kann eine kostengünstige Möglichkeit sein, grosse Gebiete zu überwachen und Veränderungen im Laufe der Zeit zu verfolgen, verglichen mit der alleinigen bodengestützten Überwachung.

Herausforderungen und Einschränkungen

Trotz ihrer vielen Vorteile steht die Erdbeobachtung auch vor einigen Herausforderungen und Einschränkungen:

• Datenkalibrierung und -validierung: Die Gewährleistung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit von EO-Daten erfordert eine sorgfältige Kalibrierung und Validierung mithilfe von bodengestützten Messungen.
• Wolkenbedeckung: Wolkenbedeckung kann Satellitenbeobachtungen behindern, insbesondere bei optischer und thermischer Sensorik.
• Datenverarbeitung und -analyse: Die Verarbeitung und Analyse grosser Mengen an EO-Daten erfordert ausgefeilte Algorithmen und Rechenressourcen.
• Datenlücken: Aufgrund von Satellitenausfällen oder Datenbeschränkungen kann es Lücken in der EO-Aufzeichnung geben.
• Dateninterpretation: Die Interpretation von EO-Daten erfordert Fachwissen in Fernerkundung und Klimawissenschaft.

Zukünftige Richtungen in der Erdbeobachtung für die Klimaüberwachung

Die Zukunft der Erdbeobachtung für die Klimaüberwachung sieht vielversprechend aus, mit mehreren aufregenden Entwicklungen am Horizont:

• Neue Satellitenmissionen: Neue Satellitenmissionen mit fortschrittlichen Sensoren werden detailliertere und umfassendere Daten über das Klimasystem der Erde liefern.
• Verbesserte Datenverarbeitung: Fortschritte bei den Datenverarbeitungstechniken, wie z. B. künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, werden eine effizientere und genauere Analyse von EO-Daten ermöglichen.
• Erhöhte Datenintegration: Die Integration von EO-Daten mit anderen Klimadatensätzen, wie z. B. Klimamodellen und bodengestützten Beobachtungen, wird einen ganzheitlicheren Blick auf das Klimasystem der Erde ermöglichen.
• Verbesserte Datenzugänglichkeit: Bemühungen zur Verbesserung der Datenzugänglichkeit und -nutzbarkeit werden eine breitere Akzeptanz von EO-Daten in der Klimaforschung und -politik fördern.
• Fokus auf regionale und lokale Massstäbe: Ein verstärkter Fokus auf die Herunterskalierung globaler Klimadaten auf regionale und lokale Massstäbe wird relevantere Informationen für die Anpassungsplanung liefern.

Beispiele für internationale Zusammenarbeit

Eine wirksame Klimaüberwachung erfordert internationale Zusammenarbeit und Kooperation. Mehrere internationale Initiativen arbeiten daran, Erdbeobachtungsaktivitäten zu koordinieren und Daten und Fachwissen auszutauschen:

• Die Gruppe für Erdbeobachtungen (GEO): GEO ist eine zwischenstaatliche Organisation, die die Erdbeobachtungsbemühungen weltweit koordiniert.
• Das Komitee für Erdbeobachtungssatelliten (CEOS): CEOS ist eine internationale Organisation, die raumgestützte Erdbeobachtungsmissionen koordiniert.
• Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO): Die WMO koordiniert globale Wetter- und Klimaüberwachungsaktivitäten.
• Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC): Der IPCC bewertet die wissenschaftlichen Grundlagen des Klimawandels und stellt den Regierungen politikrelevante Informationen zur Verfügung.

Diese Organisationen erleichtern den Austausch von Daten, Wissen und bewährten Verfahren und ermöglichen so einen koordinierteren und effektiveren Ansatz zur Klimaüberwachung.

Umsetzbare Erkenntnisse

Hier sind einige umsetzbare Schritte, die Einzelpersonen und Organisationen unternehmen können, um die Erdbeobachtung für die Klimaüberwachung zu unterstützen:

• Unterstützen Sie die staatliche Finanzierung von Erdbeobachtungsprogrammen.
• Fördern Sie den offenen Zugang zu Erdbeobachtungsdaten.
• Nehmen Sie an Citizen-Science-Projekten teil, die Erdbeobachtungsdaten nutzen.
• Verwenden Sie Erdbeobachtungsdaten, um die Entscheidungsfindung in Ihrer Organisation zu unterstützen.
• Informieren Sie sich und andere über die Bedeutung der Erdbeobachtung für die Klimaüberwachung.

Schlussfolgerung

Die Erdbeobachtung ist ein unverzichtbares Werkzeug zur Überwachung unseres sich verändernden Klimas. Durch die Bereitstellung umfassender und zuverlässiger Daten über das Klimasystem der Erde ermöglichen uns EO-Technologien, die Auswirkungen des Klimawandels zu verstehen, unsere Anfälligkeit zu beurteilen und wirksame Abschwächungs- und Anpassungsstrategien zu entwickeln. Da der Klimawandel weiterhin eine erhebliche Bedrohung für unseren Planeten darstellt, wird die Rolle der Erdbeobachtung in den kommenden Jahren nur noch wichtiger werden. Investitionen in die Erdbeobachtungsinfrastruktur, die Förderung der Datenzugänglichkeit und die Förderung der internationalen Zusammenarbeit sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass wir über die Informationen verfügen, die wir benötigen, um die Klimakrise wirksam zu bewältigen.

Von der Überwachung des Eisschmelzens in Grönland bis hin zur Verfolgung der Entwaldung im Amazonasgebiet liefert die Erdbeobachtung wichtige Einblicke in den Zustand unseres Planeten. Indem wir diese Informationen weise nutzen, können wir gemeinsam daran arbeiten, eine nachhaltigere und widerstandsfähigere Zukunft für alle zu schaffen.