Informationen von Erdbeobachtungssatelliten haben große Vorteile. Denn die Satelliten sehen die Welt mit ihren verschiedenen Instrumenten von oben und haben dadurch einen idealen Überblick. Gleichzeitig überfliegen sie regelmäßig in kürzesten Abständen dieselben Areale, wodurch sehr lange Zeitreihen mit hervorragender räumlicher Abdeckung entstehen und sich somit ganz neue Möglichkeiten des Monitorings anbieten. 

Zusammenarbeit mit den Landesumweltbehörden

Dank der Sentinel-Satelliten des europäischen Copernicus-Programms lassen sich zum Beispiel Algenmengen und Trübstoffgehalte des 536 Quadratkilometer großen Bodensees ideal aus dem All überwachen. Dies ist eine wichtige Aufgabe, denn durch die Dynamik im Ökosystem und den Rhein als Zu- und Abfluss ändern sich laufend diese Werte des größten deutschen Binnengewässers.

„Durch die regelmäßigen Satellitenüberflüge und daran anschließende Datenauswertung sind zahlreiche, wesentliche Umweltinformationen vom gesamten Beobachtungsgebiet an jeder gewünschten Stelle nahezu aktuell und auf einen Blick verfügbar“, sagt Dr. Walther Pelzer,  Vorstand des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

„Diesen Vorteil haben auch die zuständigen Landesumweltämter erkannt und uns auf dem Nationalen Forum für Fernerkundung und Copernicus 2018 angesprochen, ob sie diesen Datenschatz nicht künftig für ihre Arbeit nutzen können“, sagt Pelzer. Auf diese Weise ist die Idee zu den Leuchttürmen „Binnengewässer“ und „Grünlandmonitoring“ entstanden. Heute leisten sie einen signifikanten Beitrag zum Natur-, Umwelt- und Klimaschutz in Deutschland.

Stille Wasser sind detailtief

Wie warm und wie trüb ist das Wasser in unseren Seen und Talsperren? Wie viele Algen sind vorhanden und sind auch gefährliche Cyanobakterien (Blaualgen) darunter? Wie gut ist die Wasserqualität von sensiblen Wasserressourcen wie zum Beispiel unseren Trinkwassertalsperren oder an öffentlichen Badestellen? Alle diese Fragen können Copernicus-Satelliten aus dem Weltraum beantworten und damit zur Klärung der Schlüsselfrage beitragen: Wie gesund sind unsere Binnengewässer wirklich?

Diese Frage nach dem ökologischen Zustand und den Schadstoffkonzentrationen lässt sich nur ganzheitlich und unter Einbeziehung von biologischen, hydromorphologischen und chemisch-physikalischen Eigenschaften beantworten. Damit gibt diese Richtlinie den rechtlichen Rahmen für die Wasserpolitik der Europäischen Union vor und richtet diese stärker auf eine nachhaltige und umweltverträgliche Wassernutzung aus.

"Die klassische Gewässerüberwachung ist noch immer mit enormem Aufwand versehen und benötigt umfangreiche Personal- und Laborressourcen", sagt Karsten Rinke vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Magdeburg. "Wir sind deshalb überzeugt, dass die Nutzung der Fernerkundung einen enormen Schritt nach vorne bedeutet und die Überwachung von wesentlich mehr Gewässern und in besserer zeitlicher Abdeckung erlaubt."

Bisher wird die Fernerkundung von den zuständigen Behörden nur punktuell und exemplarisch eingesetzt. Insgesamt sollen 100 Binnengewässer im Leuchtturmprojekt "Erfassung der Wasserqualität und Wasserflächenausdehnung von Binnengewässern durch Fernerkundung" (BIGFE) beobachtet werden, um die Möglichkeiten und Grenzen der Satellitendaten auszuloten und eine länderübergreifende, abgestimmte Datenbereitstellung zu erarbeiten.

Dauergrünes Deutschland

Rund die Hälfte der Fläche Deutschlands ist von Landwirtschaft geprägt. Davon ist nach Ackerland das sogenannte Dauergrünland die zweithäufigste Nutzungsform und stellt damit einen beachtlichen Teil des Potenzials für den Erhalt der Biodiversität bereit. Denn Dauergrünland kann mehr als der Hälfte aller in Deutschland vorkommenden Tier- und Pflanzenarten eine Heimat bieten.

Vor allem weniger intensiv bewirtschaftetes Dauergrünland leistet hier einen wichtigen Beitrag zum Erhalt der Artenvielfalt und hat darüber hinaus eine hohe Bedeutung für den Naturhaushalt. So sorgt zum Beispiel die ganzjährige Vegetationsdecke für mehr Kapazität der natürlichen Wasserspeicher und verhindert gleichzeitig Bodenerosion. Darüber hinaus schützt Grünland als Nähr- und Schadstoffpuffer die Gewässer und ist durch die Anreicherung von Humus ein klimastabilisierender Kohlenstoffspeicher. Doch dieser wichtige Schutzraum ist bedroht.

Denn immer mehr Flächen des Dauergrünlands werden intensiviert, in Siedlungsgebiete und Verkehrstrassen oder in Äcker umgewandelt. Mit dem Verlust dieser Lebensräume für zahlreiche Tier- und Pflanzenarten werden zunehmend auch andere Ökosysteme geschädigt - zum Beispiel durch ausbleibende oder stark verringerte Bestäubung - Stichwort Insektensterben.

"Leider wissen die Landesumweltämter über die Ausdehnung und den ökologischen Zustand von Dauergrünland außerhalb von Naturschutzgebieten aber viel zu wenig", sagt Dr. Dirk Hinterlang vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen und zugleich Projektkoordinator von CopGruen. "Fernerkundung ist ganz praktisch die einzige Möglichkeit, diese Wissenslücken zu schließen."

Mit dem Leuchtturmprojekt CopGruen werden wie bei BIGFE die Möglichkeiten und Grenzen der Satellitendaten ausgelotet und bundesweit nutzbare Dienste entwickelt, die den Arbeitsablauf in den Landesumweltämtern modernisieren, unterstützen und effizienter gestalten.