Copernicus (Erdbeobachtungsprogramm)

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Global Monitoring for Environment and Security (GMES), deutsch: Globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung, ist eine im Jahre 1998 gemeinsam von der Europäischen Kommission (EU) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gegründete Initiative. Sie zielt darauf ab, auf der Grundlage von modernen Erdbeobachtungs- und Informationstechnologien ein nachhaltiges und unabhängiges europäisches Beobachtungssystem zu schaffen.

Ziel von GMES ist es, den Gebrauch von Daten aus mehreren Quellen zu vereinheitlichen, um qualitativ hochwertige Informationen, Dienste und Wissen fristgerecht zur Verfügung zu stellen und um eigenständigen und unabhängigen Zugang zu Informationen bezüglich der Umwelt und der Sicherheit zu bieten. Zusammengefasst sammelt GMES Daten, die von Erkundungssatelliten, Raum- und Bodenstationen gewonnen werden, um ein umfassendes Bild vom Zustand der Erde zu erstellen.

Zu den Endnutzern gehören vor allem politische Entscheidungsträger. GMES soll ihnen zur politischen Entscheidungsfindung zu Umweltbelangen (inklusive Klimawandel) sowohl auf nationaler als auch Europäischer Ebene beitragen und die Implementierung der dazugehörigen Gesetze beobachten. Daneben werden auch Privatunternehmen und Bürger GMES-Informationsdienste nützen.

Das GMES-System beruht auf drei Komponenten: Erbringung von Dienstleistungen für öffentliche Entscheidungsträger und Privatpersonen, weltraumgestützte Beobachtungssysteme sowie nicht weltraumgestützte Beobachtungssysteme.

GMES-Dienstleistungen umfassen die folgenden Themenbereiche: Landüberwachung, Katastrophen- und Krisenmanagement, Sicherheit, Überwachung der Meeresumwelt, Überwachung der Atmosphäre, und Anpassung an den Klimawandel und Abschwächung seiner Folgen.

Inzwischen stehen diese Dienste prä-operationell zur Verfügung. Aufbauend auf den laufenden Diensten ist es geplant, ab 2011 europaweit erste operative Tätigkeiten einzuleiten und ab 2014^[veraltet] die vollständige Aufnahme des Betriebes von GMES-Dienste zu beginnen.

Die Voraussetzung für operative GMES-Dienste ist eine entsprechende Führung und Koordination (‚Governance’) sowie ein gutes Geschäftsmodell, um die Leistungen dieser Dienste zu fördern und voranzutreiben.

Das GMES–System ist der wichtigste europäische Beitrag zum Globalen Überwachungssystem für Erdbeobachtungssysteme (GEOSS).

Die Entwicklung von GMES

19. Mai 1998: Die European Space Agency (ESA), die Kommission und einige nationale Weltraumagenturen unterzeichnen das ‚Baveno-Manifest’ und schaffen damit die Grundlage für die Entwicklung von GMES. Damals stand die Initiative noch unter den Namen ‚Global Monitoring for Environmental Security’.

1999: Die Initiative wurde in ‚Global Monitoring for Environment and Security’ umbenannt, um die Implikationen von Sicherheit als Schlüsselelement zu verdeutlichen.

2001: Das GMES-Konzept wurde 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.

Februar 2004: Die Kommission veröffentlichte eine Mitteilung „zur Schaffung einer Europäischen Kapazität für GMES – Aktionsplan (2004–2008)“. Des Weiteren haben die Gemeinschaft und die ESA eine Rahmenvereinbarung unterzeichnet.

Mai 2005: Die von der Kommission veröffentlichte Mitteilung „GMES: Vom Konzept zur Wirklichkeit“ setzt Prioritäten für die Einführung von GMES-Dienste für das Jahr 2008 voraus. Der vorläufige Fokus liegt auf den drei Fast Track Services, u.a. Landdienst, Meeresdienst und Notfalldienst. Weitere Pilotdienste sollen folgen, insbesondere die die Atmosphäre, die Sicherheit sowie den Klimawandel betreffen.

Juni 2006: Die Kommission eröffnet ein GMES-Büro mit dem Ziel, die Arbeit betreffend die Organisationsstruktur und die langfristige Finanzierung von GMES voranzutreiben.

Mai 2007: Nach Annahme der Entschließung zur Europäischen Weltraumpolitik wird GMES als Flaggschiff der Weltraum-Strategie anerkannt.

September 2008: Offizielle Einführung der drei Fast Track Services und zweier Pilotdienste in die prä-operationelle Phase während des GMES-Forums in Lille (Frankreich).

November 2008: Die Mitteilung der Kommission mit dem Titel „GMES: für einen sichereren Planeten“, erschienen am 12.November, soll als Grundlage für weitere Diskussionen bezüglich der Finanzierung, der betrieblichen Infrastruktur und des Managements von GMES dienen.

Mai 2009: Die Kommission veröffentlichte einen Vorschlag für eine Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates über das Europäische Erdbeobachtungsprogramm (GMES) und seine ersten operativen Tätigkeiten (2011–2013). Mit diesem Vorschlag soll eine Rechtsgrundlage für das GMES-Programm und die Finanzierung der ersten operativen Tätigkeiten von GMES (2011–2013) geschaffen werden.

Von der Forschung bis hin zu operativen Diensten

In den vergangenen Jahrzehnten haben die EU und die nationalen Behörden erheblich in die Forschung und Entwicklung im Bereich Erdbeobachtung investiert. Diese Bemühungen ermöglichten bereits enorme Erfolge. Dennoch sind die über den Zeitraum entstanden Produkte und Dienste den Beschränkungen ausgesetzt, die die Forschung mit sich bringen, z.B. Mangel an Kontinuität der Dienste.

GMES soll sich nun von der Forschung und der Entwicklung zur Leistung operativer Dienste weiterentwickeln. Dieser Übergang erfolgte durch einer schrittweisen Methode:

• 2008–2010: GMES präoperative Dienste im 7. Rahmenprogramm
• 2011–2013^[veraltet]: Inbetriebnahme erster operativer Tätigkeiten
• Ab 2014^[veraltet]: Vollständige Aufnahme des Betriebes von GMES

Präoperative Dienste werden derzeit auf der Basis von 5 Projekten im 7. Rahmenprogramm der Gemeinschaft erbracht: geoland2 (Landbeobachtung ), MyOcean (Überwachung der Meere), SAFER (Katastrophen- und Krisenmanagement), MACC (Überwachung der Atmosphäre) und G-MOSAIC (Sicherheit).

• geoland2 startete am 1. September 2008. Das Projekt umfasst ein breites Spektrum von Bereichen wie der Landnutzung, Veränderungen der Bodenversiegelung, Wasserqualität und -verfügbarkeit, Raumplanung, Waldwirtschaft, Kohlenstoffspeicherung und der globalen Nährungssicherheit.
• MyOcean startete am 1. Januar 2009. Es beinhaltet Themen wie die Sicherheit im Seeverkehr, präventive Maßnahmen gegen Ölverschmutzung, Meeres-Ressourcen-Management, Klimawandel, saisonale Vorhersage, Küstenaktivitäten und Wasserverschmutzung.
• SAFER (Januar 2009 - 2012) Das Projekt beschäftigt sich mit drei wesentlichen Bereichen: Katastrophenschutz, humanitäre Hilfe sowie Sicherheit- und Krisenmanagement.
• MACC startete am 1. Juni 2009. Das Projekt verfeinert die bereits entwickelten Produkte, die mit dem GMES- und dem PROMOTE-Projekt entstanden sind.
• G-MOSAIC (Januar 2009 - 2012) Gemeinsam mit dem LIMES-Projekt (teilfinanziert durch die Europäische Kommission im 6. Rahmenprogramm) befasst sich das G-MOSAIC-Projekt mit den Themen wie der maritimen Überwachung, Überwachung kritischer Infrastrukturen und der Unterstützung friedenserhaltender Operationen.

Satellitenmissionen

GMES umfasst einerseits Weltraummissionen, die speziell für GMES entwickelt werden, und andererseits den Zugang zu Daten aus bereits existierenden Missionen.

Die fünf Weltraummissionen, die derzeit von der ESA speziell für GMES entwickelt werden, werden als „Sentinels“ (Wachen) bezeichnet. Diese Sentinel-Missionen beinhalten Radar- und Spektralaufnahmen für die Landbeobachtung sowie Überwachung der Meere und Atmosphäre.

• Sentinel-1: Radar-Aufnahmen nach dem SAR-Prinzip im C-Band (Datenkontinuität ERS und Envisat). Sentinel-1 stellt den Land- und Meeresdiensten Allwetterabbildungen sowie Tag- und Nachtabbildungen zur Verfügung. Der Start des ersten Satelliten der Mission Sentinel-1 ist für 2013^[veraltet] geplant;
• Sentinel-2: hochauflösende, multispektrale Aufnahmen im optischen Bereich und nahen IR (Datenkontinuität Landsat und SPOT). 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 Multisprektrale Instrument. Der Start des ersten Satelliten ist für 2013^[veraltet] vorgesehen, ein zweiter, identischer zur Ergänzung der Abdeckung soll folgen;
• 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. Sentinel-3 liefert Aufnahmen und Messungen für die Meeres- und Landüberwachung. Der Start von Sentinel-3 ist für das Jahr 2013^[veraltet] vorgesehen;
• Sentinel-4: entwickelt als Nutzlast auf einem Meteosat-Satelliten der dritten Generation, wird Daten für die Überwachung der Atmosphäre bereitstellen. Geplanter Start ist 2017;^[veraltet]
• Sentinel-5: stellt auch Daten für die Überwachung der Atmosphäre zur Verfügung. Sentinel-5 wird als Nutzlast auf einem EUMETSAT-Satelliten im Jahr 2019^[veraltet] gestartet.

Der Satellit Sentinel-1 kostet voraussichtlich 220 Mio. €, die Folgesatelliten um 150 Mio. €.

Bevor die eben genannten Sentinel-Missionen Daten an GMES weiterleiten, stehen zahlreiche vorhandene oder geplante Raumfahrtmissionen zur Verfügung, die zur Bereitstellung der GMES-Dienste nützlich sind. Diese Missionen werden auch häufig “GMES Contributing Missions – GCMs“) genannt, also Missionen, die zu GMES beitragen.

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 Erdbeobactung, 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 haben einstimmig die Verlängerung der ENVISAT-Mission bis 2013^[veraltet] beschlossen. Im April 2012 brach die Kommunikation mit dem Satelliten ab.

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

Weitere Initiativen können zusätzlich die Entwicklung der GMES-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.
• Urban Atlas: Der aus Tausenden von Satellitenaufnahmen zusammengestellte Städte-Atlas „Urban Atlas“ stellt detailreiche und kostengünstige digitale Karten zur Verfügung und garantiert damit, dass für Stadtplaner aktuelle und genaue Daten über Flächennutzung und Bodenbedeckung bereitstehen. Der „Urban Atlas“ ermöglicht den Stadtplaner, Risiken und Chancen besser zu bewerten – von der Überschwemmungsgefahr und den Auswirkungen des Klimawandels bis hin zur Ermittlung neuen Bedarfs an Infrastruktureinrichtungen und öffentlichen Verkehrsmitteln. Alle Städte in der EU werden in diesem Städte-Atlas bis 2011 erfasst werden.
• 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

• GEOSS
• Musis

Weblinks

• GMES EC GMES web site (englisch)
• GMES R&D website, operated by the SWIFT project (englisch)
• ESA-GMES-Aktivitäten (englisch)
• GMES Reference Documents (englisch)
• GNU (GMES Network of Users) (englisch)
• Group on Earth Observation (englisch)
• EADS Astrium - GMES
• EADS Astrium - Sentinel (englisch)

Einführend/Überblick

• Europas Leuchtturmprojekt GMES (kurzer Überblick zu GMES)
• ESA-Seite zu den Sentinel-Satelliten (englisch)

Präoperative Dienste

• geoland2 (englisch)
• MyOcean (englisch)
• SAFER (englisch)
• MACC (englisch)
• G-MOSAIC (englisch)

Regional

• GMES-Initiative des Landes Bremen (englisch)
• GMES bavAIRia, GMES-Initiative des bayerischen StMWIVT
• Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums des DLR

Kritik

• Militärmacht Europa im Weltraum. IMI-Standpunkt 2007 / 036