Global Monitoring for Environment and Security

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Copernicus Logo (2015)

Das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus der Europäischen Union, zuvor Global Monitoring for Environment and Security (GMES, deutsch: Globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung) genannt, ist ein im Jahre 1998 gemeinsam von der Europäischen Kommission (EU) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gegründetes Programm. Das europäische Erdbeobachtungsprogramm Copernicus schafft eine moderne und leistungsfähige Infrastruktur für Erdbeobachtung und Dienstleistungen der Geoinformation. Auf der Grundlage von modernen Erdbeobachtungs- und Informationstechnologien wird durch Copernicus ein nachhaltiges und unabhängiges europäisches Beobachtungssystem geschaffen und seit 2014 operationell betrieben.

Copernicus unterstützt Entscheider in Politik, Unternehmen und Verwaltung mit aktuellen Informationen für umwelt- und sicherheitsrelevante Fragestellungen. Copernicus ist somit zu einem wichtigen Werkzeug zur Bewältigung nationaler – europäischer und globaler Herausforderungen, wie dem Klimawandel, der Urbanisierung, dem Erhalt der Artenvielfalt und dem Schutz unserer natürlichen Lebensgrundlagen geworden.

Zu den Nutzern der Copernicus-Dienste und -Daten gehören unter anderem politische Entscheidungsgremien. – Diese Gremien können Copernicus-Dienste und -Daten zur politischen Entscheidungsfindung zu Umweltbelangen (inklusive Klimawandel) sowohl auf nationaler als auch Europäischer Ebene nutzen und die Implementierung (Umsetzung) der dazugehörigen Gesetze beobachten. Auch Bürger (Forscher, Spekulanten/Investoren,..) und Initiativen (Unternehmen, Banken, Militär,..) wollen, können und werden Copernicus-Informationsdienste mitfinanzieren und -nutzen. Die Daten des europäischen Copernicus Erdbeobachtungsprogramm stehen offen und frei jedermann zur Verfügung, dies wurde 2013 im Rahmen der delegierten Verordnung Nr. 1159/2013 des Europäischen Parlaments und des Rates festgelegt.

Die Copernicus-Dienste sind das Herz von Copernicus. Im Rahmen der Dienste werden Informationsprodukte in sechs verschiedenen Themenbereichen kostenfrei für jedermann zur Verfügung gestellt. Diese Informationsprodukte können zudem für vielfältige Anwendungen weiter verarbeitet werden.

Copernicus-Dienste im Überblick: Landüberwachung, Überwachung der Meeresumwelt, Katastrophen-und Krisenmanagement, Sicherheit, Überwachung der Atmosphäre, und Überwachung des Klimawandels

Treibstoff dieser Dienste sind die Daten der weltraumgestützten Beobachtungssysteme (Satelliten-Komponente), sowie von Flugzeugen, boden- oder seegestützten Beobachtungsinfrastrukturen (In-Situ-Komponente). Das Herzstück der Satelliten-Komponente sind die eigens für Copernicus gebauten Sentinels. Ergänzt werden die Daten der Sentinels durch die Daten weiterer nationaler und kommerzieller beitragender Missionen. Die Copernicus Beobachtungssysteme stehen für langfristige Planung, nachhaltigen Betrieb und verlässliche Bereitstellung. Seit 2014 liefern die Copernicus-Dienste operationell Informationsprodukte. Auch der Start des ersten Sentinel-Satelliten 2014 führte die operationelle Phase von Copernicus ein.

Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) nennt das Copernicus–System als wichtigsten europäischen Beitrag zum Globalen Überwachungssystem für Erdbeobachtungssysteme.

Die Entwicklung von Copernicus[Bearbeiten]

Die European Space Agency (ESA), die Kommission und einige nationale Weltraumagenturen unterzeichneten am 19. Mai 1998 das ‚Baveno-Manifest’ und schafften damit die Grundlage für die Entwicklung von Copernicus. Damals stand die Initiative noch unter den Namen ‚Global Monitoring for Environmental Security’. Die Initiative wurde ein Jahr nach ihrer Gründung, 1999, in ‚Global Monitoring for Environment and Security’ umbenannt, um die Implikationen von Sicherheit als Schlüsselelement zu verdeutlichen. 2001 wurde das GMES-Konzept vom Europäischen Rat und der Europäischen Weltraumagentur genehmigt. Beim Gipfel-Treffen in Göteborg forderten die Politiker, dass die Europäische Gemeinschaft zur Schaffung der für Globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung notwendigen Kapazitäten beiträgt. Die Kommission veröffentlichte im Februar 2004 eine Mitteilung „zur Schaffung einer Europäischen Kapazität für GMES – Aktionsplan (2004–2008)“. Des Weiteren haben die Gemeinschaft und die ESA eine Rahmenvereinbarung unterzeichnet.

Im Mai 2005 veröffentlichte die europäische Kommission die Mitteilung „GMES: Vom Konzept zur Wirklichkeit“ und legte die Prioritäten für die Einführung von GMES-Dienste für das Jahr 2008 fest. Der vorläufige Fokus lag auf den drei Fast Track Services imLanddienst, Meeresdienst und Notfalldienst. Weitere Pilotdienste sollten folgen, insbesondere Dienste im Bereich der Atmosphäre, der Sicherheit sowie des Klimawandels. Die Kommission eröffnet im Juni 2006 ein GMES-Büro mit dem Ziel die langfristige Finanzierung von GMES voranzutreiben und zu sichern. Nach Annahme der Entschließung zur Europäischen Weltraumpolitik wird GMES im Mai 2007 als Flaggschiff der Weltraum-Strategie anerkannt. Die drei Fast Track Services und zwei Pilotdienste wurden im September 2008 in die prä-operationelle Phase offiziell eingeführt.

Die Mitteilung der Kommission mit dem Titel „GMES: für einen sichereren Planeten“, erschienen am 12. November 2008, diente als Grundlage für weitere Diskussionen bezüglich der Finanzierung, der betrieblichen Infrastruktur und des Managements von GMES. Im Mai 2009 veröffentlichte die Kommission einen Vorschlag für eine Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates über das Europäische Erdbeobachtungsprogramm (GMES) und seine ersten operativen Tätigkeiten (2011 bis 2013). Mit diesem Vorschlag wurde die Rechtsgrundlage für das GMES-Programm und die Finanzierung der ersten operativen Tätigkeiten von GMES (2011 bis 2013) geschaffen. GMES wurde im Dezember 2012 in Copernicus umbenannt. 2012 wurde von den ESA Mitgliedsstaaten der dritte Teil der „GMES Space Component“ Programms beschlossen und die Copernicus Satelliten-Komponente um Sentinel-5 und Sentinel-6 (Jason-CS) erweitert.

2013 wurde durch die Delegierten-Verordnung (Nr. 1159/2013) der europäischen Kommission die Datenpolitik im Rahmen von Copernicus geregelt. Die Produkte der Copernicus-Dienste und –Daten sind seitdem kostenfrei und offen zugänglich für jedermann. Im April 2014 nahm Copernicus gleich zwei wichtige Meilensteine auf einmal. Die EU-Verordnung zur Einrichtung des Programms Copernicus trat in Kraft und implementierte Copernicus somit langfristig als operationelles System. Am 3. April 2014 startete zudem der erste eigens für Copernicus gebaute Satellit „Sentinel-1A“ erfolgreich. Am 23. Juni 2015 folgte erfolgreich der Start des optischen Satelliten „Sentinel-2A“.

Satellitenmissionen[Bearbeiten]

Copernicus umfasst einerseits Satellitenmissionen, die speziell für Copernicus entwickelt wurden – den Sentinels, und andererseits den Zugang zu Daten aus bereits existierenden Missionen.

Die sieben Weltraummissionen (teils eigenständige Satelliten, teils Sensoren auf anderen Satelliten), die von der ESA speziell für Copernicus entwickelt wurden, werden als „Sentinels“ bezeichnet. Diese Sentinel-Missionen beinhalten Radar- und Spektralaufnahmen für die Landbeobachtung sowie die Überwachung der Meere und Atmosphäre.

  • Sentinel-1: Radar-Aufnahmen nach dem SAR-Prinzip im C-Band (Datenkontinuität ERS und Envisat).[1] Sentinel-1 stellt den Land- und Meeresdiensten Allwetterabbildungen sowie Tag- und Nachtabbildungen zur Verfügung. Der Start des ersten Satelliten der Mission Sentinel-1A erfolgte am 3. April 2014. Seit Oktober 2014 liefert Sentinel-1A operationell Daten über die Erde;
  • Sentinel-2: hochauflösende, multispektrale Aufnahmen im optischen Bereich und nahen IR (Datenkontinuität Landsat und SPOT).[2] Sentinel-2 erstellt hochauflösende Aufnahmen im optischen Bereich für die Landdienste (z. B. Bilder von Vegetation, Boden- und Wasserabdeckungen, Binnenwasserstraßen und Küstengebiete). Sentinel-2 wird zusätzlich die Notfalldienste mit Informationen unterstützen. Astrium ist der industrielle Hauptauftragnehmer für Sentinel 2 und verantwortlich für das multispektrale Instrument. Der Start des ersten Satelliten erfolgte am 23. Juni 2015 erfolgreich, ein zweiter, identischer zur Ergänzung der Abdeckung soll Mitte 2016 erfolgen;
  • Sentinel-3: Infrarot-Radiometrie (hochgenaue Temperaturmessung), Altimetrie (Höhenmessung über Radar) und multispektrale Aufnahmen mit 500 bis 1000 m Bodenauflösung. Diese Kombination von Messungen sind wichtig für Küstenüberwachungen, Vorhersagen über Strömungen und Wellengang auf den Meeren und für Umweltdaten auf dem Land.[3] Sentinel-3 liefert Aufnahmen und Messungen für die Meeres- und Landüberwachung. Der Start von Sentinel-3 ist für das Jahr 2015 vorgesehen;
  • Sentinel-4: entwickelt als Nutzlast auf einem Meteosat-Satelliten der dritten Generation, wird Daten für die Überwachung der Atmosphäre bereitstellen. Geplanter Start ist 2021;Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren
  • Sentinel-5: stellt auch Daten für die Überwachung der Atmosphäre zur Verfügung. Sentinel-5 wird als Nutzlast auf einem EUMETSAT-Satelliten im Jahr 2020 gestartet. Der Start eines Sentinel-5 Precurser Satelliten, der ein Instrument mit ähnlichen Charakteristika wie Sentinel-5 trägt, ist für Mitte 2016 geplant;
  • Sentinel-6: ist ein Satelliten-Altimeter im polaren Orbit. Die Mission setzt die 20-jährige Messreihe des Meeresspiegels von TOPEX-Poseidon, Jason-1, Jason-2 und Jason-3 fort und wird daher auch als Jason-CS („Continuity of Service“) bezeichnet. Der Start ist derzeit für Ende 2020 geplant.

Als Ergänzung zu den Sentinel-Daten, insbesondere auch im Rahmen der frühen Phasen von Copernicus, sind die beitragenden Missionen zu nennen. Die Missionen stammen von der ESA, den Mitgliedsstaaten, Eumetsat und anderen europäischen und internationalen Missionen. Einige dieser Missionen stellen ihre Daten generell kostenfrei zur Verfügung; Datensätze anderer Missionen werden speziell für das Copernicus Programm - primär für die Copernicus Kerndienste, FP7, bzw. Horizon2020 Forschungsprojekte und öffentliche Verwaltungen – hinzugekauft und von der ESA über das ESA Data Warehouse zur Verfügung gestellt.

ERS: Der European Remote Sensing Satellite ERS-1 (1991–2000) war der erste Erdbeobachtungssatellit der ESA. ERS-2 wurde im Jahr 1995 gestartet und lieferte bis 2011 Daten über die Meerestemperatur, zur Bestimmung der Windrichtung und –geschwindigkeit sowie zur Messung der atmosphärischen Ozon-Verteilung.

Envisat: Gestartet 2002, ist Envisat (Environmental Satellite) der größte Umweltsatellit, der jemals gebaut wurde. An Bord befinden sich hochentwickelte Instrumente zur Erdbeobachtung, u.a. ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) und MERIS (MEdium Resolution Imaging Specrometer). Die wichtigsten Aufgaben des Satelliten sind die ständige Überwachung der Landfläche, des Ozeans, der Atmosphäre und der Eisschicht. ESA-Mitgliedsstaaten hatten einstimmig die Verlängerung der ENVISAT-Mission bis 2013 beschlossen, im April 2012 brach die Kommunikation mit dem Satelliten jedoch ab und konnte nicht mehr hergestellt werden.

Das Programm Earth Explorers umfasst kleine Forschungsmissionen, die sich spezifischen Aspekten unserer Umwelt widmen. Diese Missionen betreffen die Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre, Cryosphäre und das Erdinnere mit dem Ziel, mehr über die Interaktionen zwischen diesen Bestandteilen und der Auswirkung der menschlichen Aktivitäten auf die natürlichen Erdprozesse zu lernen. Es gibt derzeit sechs Missionen, die für die Implementierung ausgewählt worden sind.

MSG Meteosat Second Generation: Der Meteosat-Satellit der zweiten Generation wird vom europäischen Wettersatelliten-Betreiber EUMETSAT betrieben und in enger Zusammenarbeit mit der ESA entwickelt.

MetOp ist Europas erster Wettersatellit mit erdnaher polarer Umlaufbahn und dient der operationellen Meteorologie. MetOp ist eine Serie von drei Wettersatelliten, die im Zeitraum von 14 Jahren in Folge gestartet werden, und zwar ab Oktober 2006. MetOp stellt Daten für die operationelle Meteorologie und die Klimabeobachtung zur Verfügung.

SPOT (Satellites Pour l’Observation de la Terre) ist eine Reihe von Erderkundungssatelliten, die Bilder von der Erde mit hoher Auflösung liefern. SPOT-4 und SPOT-5 enthalten so genannte VEGETATION-Sensoren, die in der Lage sind, das Ökosystem auf dem Festland zu überwachen.

TerraSAR: TerraSAR-X ist ein Satellit für die Fernerkundung der Erde mit Radar. Von TerraSAR-X erfasste Daten können in den folgenden Nutzungsbereichen angewandt werden: Hydrologie (Bodenfeuchte usw.), Meteorologie, Landwirtschaft, Wald- und Landnutzung sowie Umweltschutz. TerraSAR-X wurde am 15. Juni 2007 gestartet und hat im Januar 2008 seinen operationellen Betrieb aufgenommen.

COSMO-Skymed/Pleiades: COSMO-SkyMed steht für „COnstellation of small Satellites for the Mediterranean basin Observation“ und ist ein System bestehend aus vier Erderkundungssatelliten, die ein bildgebendes Synthetic Aperture Radar (SAR) tragen. Zu den Anwendungen dieser Satelliten gehören u.a. die seismische Gefahrenanalyse, die Überwachung der Umweltkatastrophen und das landwirtschaftliche Mapping. PLEIADES ist ein Verbund bestehend aus zwei Satelliten, die Bilder von der Erde mit hoher Auflösung liefern.

DMC: Disaster Monitoring Constellation (DMC) ist ein Verbund von sechs Erdbeobachtungssatelliten aus fünf Ländern, die Abbildungen für Krisen- und Katastrophenmanagement im Rahmen der Internationalen Charta für Weltraum und Naturkatastrophen liefern.

TanDEM-X ist ein deutscher Radarsatellit, der gemeinsam mit dem Satelliten TerraSAR-X mittels SAR-Interferometrie die Erdoberfläche stereographisch vermessen soll. Der Start erfolgte am 21. Juni 2010.

RapidEye besteht aus fünf Satelliten, die auf einer gemeinsamen sonnensynchronen Umlaufbahn in ungefähr gleichen Abständen zueinander die Erde in ca. 630 km Höhe umkreisen. Das Satellitensystem wurde seit 1996 von der Münchner Raumfahrtfirma Kayser-Threde basierend auf Ideen des DLR als Leitprojekt zur Kommerzialisierung der Raumfahrt und Teil des neuen Deutschen Raumfahrtprogramms entwickelt. Der gemeinsame Start aller Satelliten erfolgte am 29. August 2008.

Der Satellit JASON-2 ist seit dem 20. Juni 2008 in der Erdumlaufbahn und stellt Daten für die Bestimmung der Ozeanoberflächentopographie sowie der Höhe von Meereswellen und-geschwindigkeit bereit.

Weitere relevante Initiativen[Bearbeiten]

Weitere Initiativen können zusätzlich die Entwicklung der Copernicus-Dienste erleichtern:

  • INSPIRE: Die Infrastructure for Spatial Information in the European Community (INSPIRE) ist eine Initiative mit dem Ziel, eine europäische Geodateninfrastruktur über Staatsgrenzen hinaus zu schaffen.
  • SEIS: Das Gemeinsame Umweltinformationssystem (Shared Environmental Information System) ist eine gemeinsame Initiative der Europäischen Kommission, der EU Mitgliedstaaten und der Europäischen Umweltagentur (EUA) und soll ein integriertes und Europa-weites Umweltinformationssystem errichten.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Evert Attema et al.: Sentinel-1: The Radar Mission for GMES Land and Sea Services. ESA Bulletin No. 131, August 2007 (PDF; 4,0 MB)
  2. Philippe Martimort et al.: Sentinel-2: The Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services. ESA Bulletin No. 131, August 2007 (PDF; 2,9 MB)
  3. Miguel Aguirre et al.: Sentinel-3: The Ocean and Medium-Resolution Mission for GMES Operational Services. ESA Bulletin No. 131, August 2007 (PDF; 1,9 MB)

Weblinks[Bearbeiten]

Copernicus-Dienste[Bearbeiten]

Copernicus-Daten[Bearbeiten]