Erdbeobachtungssatelliten tragen eine Vielzahl von Instrumenten, die sowohl passive als auch aktive Messtechniken verwenden. Diese Sensoren erfassen je nach Sensortyp Strahlung in verschiedenen Teilen des elektromagnetischen Spektrums.

Die ESA-Klimaschutz-Initiative liefert einen einzigartigen Beitrag für die Erstellung von Klimadatensätzen mit möglichst langen Zeitspannen, indem sie die Daten verschiedener Sensoren, die von verschiedenen Raumfahrtbehörden geflogen wurden, zusammenführt. Hier sind einige der wichtigsten ESA-Missionen, die zur Erstellung von Langzeit-Datenreihen wesentlicher Klimavariablen verwendet werden.

ERS | ENVISAT | CryoSat | SMOS | Sentinel-1 | Sentinel-2 | Sentinel-3 | Sentinel-5P | Zukünftige Missionen für das Klima

ERS-mission

ERS mission

Im Laufe von fast zwei Jahrzehnten Betrieb lieferte die ERS-Mission (European Remote Sensing Satellite) eine Fülle wertvoller Informationen zur Verfolgung von Veränderungen des Meeresspiegels, des Seegangs, der Meeresoberflächentemperatur, der Meereisdicke, der Höhe und Geschwindigkeit der Eisschilde, der Landoberflächentemperatur, der Bodenfeuchtigkeit, der Wolken, der Aerosole und mehr.

Die Mission ERS-1 wurde 1991-1999 durchgeführt und war die erste sonnensynchrone Mission der ESA in einer polaren Umlaufbahn. Sie führte ein neu entwickeltes Instrument namens Synthetic Aperture Radar (SAR) mit sich: ein abbildendes Radar, das in der Lage ist, unabhängig von der Wolkenbedeckung und unabhängig davon, ob es Tag oder Nacht ist, qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen. Es trug des weiteren auch einen Radarhöhenmesser zur Messung der Oberflächenhöhe, einschließlich Wellenhöhe und Windgeschwindigkeit, und einen Infrarot-Bildsensor, ein so genanntes Radiometer. ERS-2 arbeitete von 1995 bis 2011 mit der gleichen umfassenden Nutzlast und zusätzlich mit einem zusätzlichen Sensor zur Messung der Ozonwerte in der Atmosphäre.

ENVISAT

ENVISAT

Mit ENVISAT (ENVIronmental SATellite) hat die ESA die Nachfolge von ERS angetreten, um die Kontinuität der Messungen von ERS, sowie zusätzlich fortschrittliche Instrumente zur Überwachung der atmosphärischen Gase und der Meeresbiologie bereitzustellen. Im Zeitraum 2002-2012 war die ENVISAT Mission mit zehn Instrumenten ausgestattet, darunter das Spektrometer SCIAMACHY, mit dem Spurengase in der Atmosphäre, sowie Wolken und Aerosol nachgewiesen werden konnten. Diese Daten tragen zu Langzeitaufzeichnungen von Ozon, Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf bei. Die Daten des GOMOS-Okkultationsspektrometers tragen zu Langzeitaufzeichnungen von Aerosol, Ozon und Wasserdampf bei. Der MERIS-Sensor von ENVISAT, ein Multispektralradiometer, trägt zu Klimadatensätzen für Aerosol, Wolken, Landbedeckung, Ozeanfarbe und Wasserdampf bei.

CryoSat

CRYOSAT

CryoSat ist eine sogenannte ESA Earth Explorer-Mission, die speziell auf die eisbedeckten Teile unseres Planeten spezialisiert ist. Sie wurde 2010 gestartet und liefert immer noch Daten. CryoSat trägt das Instrument SIRAL - ein hochentwickelter Radar-Höhenmesser, der die Höhe der Eisschilde und der Meereisbedeckung misst. Neben der Eisdicke werden die SIRAL-Daten auch für Langzeitaufzeichnungen des Meeresspiegels und der Wellenhöhe verwendet.

SMOS

SMOS

Die SMOS Mission (Soil Moisture and Ocean Salinity, Bodenfeuchte und Ozeansalzgehalt) ist eine ESA Earth Explorer-Mission, die 2009 gestartet wurde. Sie verfügt über ein abbildendes Mikrowellen-Radiometer (L-Band) namens MIRAS, das zu den CCI-Klimadatensätzen für Bodenfeuchte und Ozeansalzgehalt beiträgt.





Sentinel-1

Sentinel-1

Sentinel-1 ist der erste der Sentinel-Satellitenfamilie, die 2014 im Rahmen des Copernikus-Programms der Europäischen Union gestartet wurde. Copernicus wird von der Europäischen Kommission in Partnerschaft mit der ESA, den EU-Mitgliedstaaten und anderen EU-Agenturen koordiniert. Bei Sentinel-1 handelt sich um eine Radar-Mission zur Überwachung von Land und Ozeanen. Sentinel-1 trägt ein C-Band-Radar mit synthetischer Apertur, das bei allen Wetterbedingungen, ob Tag oder Nacht, Bilder mit mittlerer und hoher Auflösung bis zu 5m räumlicher Auflösung liefert. Seine Daten sind für die Kartierung der Waldbedeckung nützlich und tragen so zur Erstellung der globalen CCI-Karten der oberirdischen Biomasse , die die Menge des in der Vegetation gespeicherten Kohlenstoffs quantifiziert, maßgeblich bei. Mit Hilfe einer Technik namens InSAR können die Bilder von Sentinel-1 auch dazu verwendet werden, Veränderungen in der Oberflächentopologie zu entschlüsseln, um Oberflächenbewegungen zu bestimmen und Karten über die Geschwindigkeit des Eisschildes und die Lage der Gletscherbodenlinien zu erstellen.

Sentinel-2

Sentinel-2

Die Copernicus Sentinel-2-Mission nimmt systematisch Bilder mit hoher räumlicher Auflösung - bis zu 10 m Auflösung - über Land und Küstengewässern in mehreren Wellenlängen auf. Die Bilder der 2015 gestarteten Mission werden verwendet, um die wesentlichen Klimavariablen der Gletschereisgeschwindigkeit, der globalen Brandflächen und sowie Karten der Landbedeckung zu erstellen.





Sentinel-3

Sentinel-3

Sentinel-3 ist eine 2016 gestartete Copernikus-Mission mit mehreren Sensoren zur Beobachtung der Eigenschaften und des Verhaltens der Ozeane. Die Mission stellt bei verbesserte Qualität und neuen Datenprodukten auch die Kontinuität mit den Daten von ENVISAT- und CryoSat her, und ihre Daten werden in Klimadatensätzen der Ozeanfarbe, der Landbedeckung und des Wasserdampfs (vom abbildenden Spektrometer OLCI), der Temperatur der See- und Landoberfläche (SLSTR-Radiometer) und des Meeresspiegels (SRAL-Radarhöhenmesser) verwendet.

Sentinel-5P

Sentinel-5P

Sentinel-5P - bekannt als Sentinel-5 Precursor - ist der Vorläufer der Sentinel-5-Copernikus-Mission, die sich der Luftqualität und dem Klima widmet. Es wurde 2017 gestartet und trägt den TROPOMI-Sensor, der das bis heute fortschrittlichste multispektrale abbildende Spektrometer auf einem Satelliten ist. Es beobachtet Sonnenlicht, das von der Erdoberfläche und der Atmosphäre in den Weltraum zurückgestreut wird, und erkennt die einzigartigen Fingerabdrücke von Gasen in verschiedenen Teilen des Spektrums. Eine Vielzahl von Schadstoffen wie Stickstoffdioxid, Ozon, Formaldehyd, Schwefeldioxid, Methan und Kohlenmonoxid kann genauer als je zuvor abgebildet werden. Daten von Sentinel-5P werden verwendet, um den CCI-Klimadatensatz der globalen Methankonzentrationen zu erstellen.


Zukünftige Missionen für das Klima

Um den zukünftigen Datenbedarf zu decken, baut die ESA neue Earth-Explorer-Satelliten und eine neue Serie von Sentinel-Satelliten im Rahmen des Copernikus-Programms der EU.

Earth Explorer-Missionen in Vorbereitung:

EarthCARE: Atmosphärisches Lidar (ATLID) zur Messung von Aerosolen und dünnen Wolken; und ein Wolkenprofilierungsradar (CPR), das Informationen über dickere Wolken liefert und vertikale Geschwindigkeiten von Wolkenpartikeln beobachtet.

Biomass: Ein P-Band-SAR zur Bestimmung der in Wäldern gespeicherten Menge an Biomasse und Kohlenstoff.

FLEX: Ein abbildendes Spektrometer im rot-nahen Infrarot, um Pflanzenfluoreszenz zu erkennen.

FORUM: Eine Mission zur Überwachung der fernen Infrarotstrahlung am Außenrand der Atmosphäre, um die Stärke des Treibhauseffekts zu bestimmen, der für die Klimamodellierung von entscheidender Bedeutung ist.

Copernikus-Sentinel-Missionen in Vorbereitung:

Copernikus-Kandidatenmissionen von hoher Priorität: