Sentinel-2 im Dienste der Ernährung

Sentinel-2A erfolgreich gestartet - Sentinel-2B folgt im März 2017

Der Weltraumwächter Sentinel-2A wurde  am 23. Juni 2015 um 3:52 Uhr MESZ mit einer Vega-Trägerrakete vom Europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana gestartet. Sein Zwilling Sentinel-2B wird  am 7. März 2017 folgen.

Der 1140 Kilogramm schwere optische Fernerkundungssatellit Sentinel-2A ist nach dem Radarsatelliten Sentinel-1 der zweite „Wächter“ des europäischen Copernicus-Programms. Er umkreist die Erde in 786 Kilometern Höhe auf einer sonnensynchronen Bahn, so dass er die gleichen Gebiete immer zur gleichen Ortszeit überfliegt. Durch die dadurch immer gleichen Beleuchtungsverhältnisse ist das die ideale Voraussetzung, um qualitative und quantitative Veränderungen der Erdoberfläche auf den Bildern feststellen zu können.

Sentinel-2A liefert optische Daten in hoher Auflösung , die als Grundlage für operationelle Dienste in den Bereichen Landwirtschaft (Landnutzung und -bedeckung, Ernteprognosen, Wasser- und Düngerbedarf), Forstwirtschaft (Bestandsdichte, Gesundheitszustand, Waldbrände), Überwachung von Gewässern, Raumplanung, und Katastrophenmanagement dienen. Zeitnahe Aufnahmen von Überschwemmungen, Vulkanausbrüchen und Erdrutschen tragen zur Erstellung von aktuellen Karten bei Naturkatastrophen bei.

Das Auge von Sentinel-2

Zentrales Element von Sentinel-2 ist der Multispectral Imager MSI– das Auge des Umweltsatelliten. Die hochauflösende Kamera generiert optische Bilder im sichtbaren, nahen und kurzwelligen Infrarotbereich in 13 Spektralkanälen. Diese Kanäle liegen im Bereich vom sichtbaren Blau  (440 Nanometer) bis zum kurzwelligen Infrarot (2190 Nanometer), mit einer Pixelauflösung von bis zu zehn Metern. Drei Spektralkanäle davon sind primär für eine Atmosphärenkorrektur von Wolken-, Wasserdampf- und Aerosol-Einfluss ausgelegt und liefern Daten mit 60 m großen Pixeln.

Das Hightech-Instrument liefert kontinuierlich Aufnahmen in einem 290 km breiten Abtaststreifen  – deutlich mehr als bei Landsat (185 Kilometer) oder SPOT (120 Kilometer). Die Kombination aus hochauflösenden Spektralkanälen, einem gigantischen Sichtfeld und einer regelmäßigen weltweiten Abdeckung alle  zehn (Sentinel-2A) beziehungsweise fünf Tage (Sentinel-2A/B) ermöglicht neue Anwendungsperspektiven für Landoberflächen und Vegetation. Nach seiner Inbetriebnahme ist Sentinel-2 die modernste Umweltmission für Daten im optischen und nahen Infrarotbereich.

Ernteprognosen und Klimaszenarien

Die Multispektralkamera von Sentinel-2 verfügt über drei schmale Bänder im roten Spektralbereich, die andere Fernerkundungssatelliten nicht besitzen. Vegetation weist nämlich innerhalb eines Jahres einen typischen und sehr starken Anstieg der Reflexion vom roten zum nahen Infrarotbereich auf. Da die Veränderungen je nach Pflanzenart und Jahreszeit unterschiedlich stark ausgeprägt sind, lassen sich nicht nur Pflanzenarten unterscheiden und bestimmen, sondern auch deren Chlorophyll- und Blattwassergehalt und damit deren Gesundheitszustand. Dies wiederum erlaubt Rückschlüsse auf das Wachstum der Pflanzen und ermöglicht eine Verbesserung von Ernteprognosen.

Sentinel-2 liefert aber auch Informationen über den Blattflächenindex. Das ist eine Schlüsselgröße für die Abschätzung der Biomasse und der damit verbundenen Verdunstungsrate und die Absorbtion von Kohlendioxid. Sie beschreibt den Einfluss von Vegetation auf die Abflussbildung. Wie viel Regenwasser Blätter abfangen hängt von der Art der Pflanzen, ihrer Dichte und der Jahreszeit ab. Davon wiederum hängt ab, wie viel Wasser den Boden erreicht oder vorher durch Verdunstung verloren geht.

Wachsende Weltbevölkerung und Ernährungssicherheit

Sentinel-2 füllt in punkto Überdeckung eine wichtige Lücke für die Landwirte in Europa. Da der Satellit in kurzen Zeitabständen dieselben Gebiete überfliegt, lassen sich frühzeitig Veränderungen auf den Feldern beobachten, so dass die Landwirte entsprechende Maßnahmen treffen können.

Doch nicht nur europäische Land- und Forstwirte, sondern weltweit jeder Interessent kann über die ESA auf die kostenfreien Satellitendaten zugreifen.

Aus den Veränderungen der landwirtschaftlichen Flächen lassen sich genauere Ernteprognosen ableiten. Zudem ermöglichen die Satelliteninformationen eine Optimierung bei Bewässerung und Düngemitteleinsatz. Sentinel-2 leistet mit den aktuellen Daten einen wichtigen Beitrag zur Ernährung der stetig wachsenden Weltbevölkerung. Ernährungssicherheit der Weltbevölkerung ist ein zunehmend brisantes Thema.

Mit Hilfe der Landnutzungsdaten sollen Politiker und Behörden eine Planungsgrundlage erhalten um der weltweiten Zersiedlung entgegen zu wirken. Die Landfläche des blauen Planeten bleibt konstant bei 149 Millionen Quadratkilometern. Demgegenüber muss eine ständig abnehmende landwirtschaftliche Nutzfläche immer mehr Weltbürger versorgen.

60 Firmen an Sentinel-2 beteiligt

Sentinel-2 ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen der ESA, der Europäischen Kommission, der Industrie sowie Dienstleistern und Datennutzern. Die Satelliten wurden von 60 Partnern unter der Führung von Airbus Defence and Space in Immenstaad bei Friedrichshafen entwickelt und gebaut. Die Französische Raumfahrtagentur CNES sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR, unterstützten das Projekt. Unter den Firmen befindet sich auch die Tesat Spacecom GmbH aus Deutschland. Sie steuerte ein Laserterminal bei, mit dessen Hilfe die riesigen Datenmengen von etwa einem Terabit pro Tag über das europäische Datenrelaissystem EDRS zur Erde übertragen werden.

Die nominale Missionsdauer der Instrumente von Sentinel-2 beträgt sieben Jahre. Die Satelliten-Ressourcen sind jedoch so ausgelegt, dass eine Verlängerung der Mission um fünf weitere Jahre möglich ist.

1. Die Weltraumkomponente
2. Sentinel 1: Erster ESA-Satellit für die globale Umweltbeobachtung und Sicherheit
3. Sentinel 2 im Dienste der Ernährung
4. Sentinel 3: Die Ozeane im Blick
5. Das ESOC haucht Sentinel-1 Leben ein
6. Die Copernicus-Dienste
7. Die Anwendungen: Der Weg zum Erfolg
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