ESAs Biomass-Satellit nimmt wissenschaftlichen Betrieb auf: Wald- und Kohlenstoffdaten jetzt für alle offen
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat bekannt gegeben, dass der Satellit Biomass seine Inbetriebnahmephase abgeschlossen hat und offiziell in den wissenschaftlichen Betrieb übergegangen ist, wodurch die ersten operativen Produkte der Mission offen und für Nutzer kostenlos verfügbar sind. Die ESA beschreibt diesen Übergang als den Moment, in dem die Mission nach monatelangen Überprüfungen und Kalibrierungen vom Versprechen zur Lieferung übergeht: vom Nachweis, dass die Systeme ordnungsgemäß funktionieren, zur regelmäßigen Erfassung von Daten über Wälder, Biomasse und die damit verbundenen Kohlenstoffvorräte.
Biomass wurde am 29. April 2025 mit einer Vega-C-Rakete vom Weltraumzentrum in Kourou in Französisch-Guayana gestartet. Es handelt sich um eine ESA-Mission aus der Earth-Explorer-Serie, die darauf ausgelegt ist, neue Technologien und wissenschaftliche Methoden zur Erdbeobachtung zu entwickeln. Im Fokus von Biomass steht eine Frage, die in der Klimapolitik immer wichtiger wird, in der Praxis jedoch oft schwer messbar ist: Wie viel Kohlenstoff ist in Wäldern gespeichert, wo befinden sich diese Vorräte und wie verändern sie sich unter dem Einfluss von Abholzung, Degradierung, Bränden, Wiederaufforstung und Klimawandel.
P-Band-Radar: der erste Satellit, der systematisch unter das Kronendach „blickt“
Das zentrale Kapital von Biomass ist ein Instrument, das bisher im Weltraum noch nicht auf diese Weise operativ genutzt wurde: ein P-Band-Radar mit synthetischer Apertur (SAR). Im Gegensatz zu kürzeren Wellenlängen dringt das P-Band besser durch dichte Baumkronen vor, insbesondere in tropischen Gebieten, in denen die Vegetation geschichtet ist und optische Beobachtungen oft durch Wolkendecken behindert werden. Genau diese Durchdringungsfähigkeit ist entscheidend für das, was die ESA erreichen will: die Messung der Holzbiomasse, also der Masse des Stammes und der größeren Äste, in denen sich der Großteil des Waldkohlenstoffs befindet.
Die ESA erklärt, dass die Holzbiomasse ein zuverlässiger Ersatzwert für die Schätzung des gespeicherten Kohlenstoffs ist, da Kohlenstoff überwiegend im langlebigeren holzigen Teil des Baumes gebunden ist und nicht nur in den Blättern und dünnen Zweigen, die sich schneller verändern. In der Praxis soll der Satellit weltweit vergleichbare Karten liefern, die sowohl Wissenschaftlern als auch öffentlichen Institutionen dienen können: von der Erforschung des Kohlenstoffkreislaufs bis hin zur Überwachung der Auswirkungen der Forstpolitik und von Schutzprogrammen.
Ein zusätzlicher Vorteil des Radaransatzes ist die Einsatzfähigkeit unter Bedingungen, die für optische Sensoren problematisch sind. Das Radar arbeitet auch nachts, ist weniger empfindlich gegenüber Wolkendecken, und in äquatorialen Regionen ist gerade die ständige Bewölkung eines der größten Hindernisse für eine langfristige Vegetationsüberwachung. In diesem Sinne zielt Biomass auf den Teil des Planeten ab, auf dem es sowohl die meiste Biomasse als auch die größte Ungewissheit gibt.
Abschluss der Inbetriebnahme: Kalibrierung, Feinabstimmung und „grünes Licht“ für die Wissenschaft
Nach dem Start ging Biomass nicht sofort in den vollen operativen Einsatz. Monate wurden für die Inbetriebnahme aufgewendet, eine Phase, in der Instrumente und Systeme detailliert überprüft, kalibriert und feinabgestimmt werden. Ein solches Verfahren ist besonders wichtig für Radarmissionen in längeren Wellenlängen, bei denen die Datenqualität durch Störungen im Funkfrequenzspektrum sowie durch ionosphärische Effekte beeinträchtigt werden kann, die das Signal verzerren und Korrekturen erfordern.
Der Biomass-Missionsleiter bei der ESA, Klaus Scipal, betonte, dass der Abschluss der Inbetriebnahme die gemeinsamen Anstrengungen der Teams bei der ESA, in der Industrie und in der wissenschaftlichen Gemeinschaft widerspiegelt und dass der Satellit nach monatelanger Arbeit und Zusammenarbeit bestätigt hat, dass er wie vorgesehen funktioniert. In seiner Interpretation bedeutet der Übergang zum wissenschaftlichen Betrieb, dass die Mission nun danach bewertet wird, was sie den Nutzern liefert: Qualität und Konsistenz der Daten, und nicht nur nach dem erfolgreichen Start und dem technischen Funktionieren.
Die Öffnung des „ersten Datenstroms“ Ende Dezember 2025 ermöglicht es den Nutzern, sich frühzeitig mit dem Format und den Eigenschaften der Produkte vertraut zu machen und mit der Entwicklung von Werkzeugen und Methodologien zu beginnen. Die ESA betont dabei, dass es sich um erste Verarbeitungsstufen handelt, die die Grundlage für fortgeschrittenere Produkte in späteren Phasen der Mission bilden, einschließlich tomographischer und interferometrischer Datensätze.
Wie der Planet aufgenommen wird: tomographische globale Abdeckung, dann interferometrische Zyklen
Biomass ist nicht als „einmalige“ Aufnahme der Wälder gedacht. Der Operationsplan, wie ihn die ESA beschreibt, beginnt mit einer globalen tomographischen Phase, die etwa 18 Monate dauert. Die Tomographie ermöglicht Schätzungen der Waldstruktur in der Vertikalen, was besonders wichtig für Gebiete ist, in denen Höhe, Dichte und Schichtung der Baumkronen auf relativ kleinen Entfernungen stark variieren. Mit anderen Worten: Das Ziel der ersten Phase ist es nicht nur zu kartieren, wo die Wälder sind, sondern auch deren innere Architektur zu unterscheiden, um die Biomasse besser schätzen zu können.
Auf die tomographische Phase folgen mehrere interferometrische globale Zyklen von jeweils etwa neun Monaten Dauer, mit denen Veränderungen im Zeitverlauf verfolgt werden können. Die Interferometrie vergleicht vereinfacht gesagt verschiedene Beobachtungen desselben Gebiets und ermöglicht so die Überwachung von Veränderungen in der Struktur und Höhe der Vegetation und indirekt auch der Biomasse. Eine solche Zeitreihe ist wichtig für das Verständnis sowohl schneller Ereignisse wie großer Brände oder intensiver Abholzung als auch langsamerer Prozesse wie der Erholung nach einer Degradierung oder langfristiger Wachstumstrends.
Die ESA hebt hervor, dass Biomass die Unsicherheiten bei den Schätzungen der Waldkohlenstoffvorräte und -flüsse verringern sollte, einschließlich derer, die mit Waldverlust und Nachwachsen verbunden sind. Gerade diese „dynamische Komponente“ – die Veränderung über die Zeit und nicht nur der Zustand zu einem einzelnen Zeitpunkt – ist entscheidend für Politik und Management, da sie die Überprüfung der Auswirkungen von Maßnahmen vor Ort ermöglicht.
Erste Ansichten aus Zentralafrika: ein Transekt über Gabun und die Republik Kongo
Unter den ersten Beispielen, die die ESA präsentiert hat, befinden sich Schätzungen des Waldkohlenstoffs, ausgedrückt in Tonnen pro Hektar, auf einem Transekt, der Teile von Gabun und der Republik Kongo umfasst und sich auch in Richtung Kamerun und die Zentralafrikanische Republik erstreckt. Solche Darstellungen, zuerst als räumliche Karte und dann als grafischer Querschnitt, dienen als Demonstration der Möglichkeiten: Sie zeigen, wie sich die Schätzungen über verschiedene Waldtypen, das Relief und die Landschaft unterscheiden, und lassen erahnen, welche Auflösung und Vergleichbarkeit verfügbar werden könnten, wenn die Verarbeitung weiterentwickelt wird.
Maciej Soja, leitender Forscher bei Wageningen Environmental Research in den Niederlanden, der seit mehr als 15 Jahren an der Entwicklung von Biomass beteiligt ist, sagte, dass die ersten Ergebnisse sehr ermutigend seien, das volle Potenzial der Mission jedoch erst noch komme. Er hob insbesondere hervor, dass die kommenden tomographischen und interferometrischen Modalitäten tiefere Einblicke in Waldveränderungen geben werden, was sowohl für die Klimawissenschaft als auch für das praktische Waldmanagement wichtig ist, insbesondere in den Ländern des Globalen Südens, in denen Wälder sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich von entscheidender Bedeutung sind.
Gleichzeitig betont die ESA eine wichtige Vorsicht: Die ersten Produkte sind nicht das „letzte Wort“ über die Kohlenstoffmenge vor Ort, sondern ein erster Schritt in einem System von Produkten, das entwickelt und überprüft wird. Aus diesem Grund werden Validierung, Kalibrierung und der Vergleich mit Referenzmessungen als eine ebenso wichtige Säule der Mission festgelegt wie die Aufnahmen selbst.
Kalibrierung und Überprüfung vor Ort: Flugkampagne über Gabun
Damit Satellitenmessungen zuverlässig sind, ist es notwendig, das, was das Instrument misst, mit dem tatsächlichen Zustand vor Ort zu verknüpfen. Bei solchen Missionen geschieht dies durch eine Kombination aus Feldmessungen, Flugkampagnen und Vergleichen mit anderen Referenzdaten. Die ESA hat daher als Teil der Aktivitäten nach dem Start eine Flugkampagne über den gabunischen Tropenwäldern organisiert, an der Wissenschaftler und Experten mehrerer Institutionen beteiligt waren, darunter das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die gabunische Agentur für Weltraumstudien und -beobachtungen (AGEOS) sowie die gabunische Luftwaffe.
Die Kampagne umfasste Flüge eines Flugzeugs, das mit einem Radarsystem für Flugoperationen ausgestattet ist. Die Flüge wurden laut ESA-Beschreibungen sorgfältig so geplant, dass sie zeitlich so nah wie möglich mit den Überflügen des Satelliten Biomass zusammenfallen, um fast gleichzeitige Beobachtungen desselben Gebiets aus zwei Perspektiven zu erhalten. Ein solcher Vergleich ermöglicht eine präzisere Einschätzung der Kalibrierung und untermauert die Validierung der Produkte vor ihrer breiteren wissenschaftlichen und praktischen Anwendung.
Tania Casal, ESA-Wissenschaftlerin und verantwortlich für die Kampagne, betonte, dass die Kombination von Flug- und Satellitenradarbeobachtungen über den extrem vielfältigen gabunischen Wäldern entscheidende Einblicke in die Kalibrierung und Leistung der Mission liefert. Ihren Worten zufolge sollten die Ergebnisse das Vertrauen in die tomographischen Messungen von Biomass stärken, aber auch zeigen, wie Länder, die in den Waldschutz investieren, konsistente Beobachtungen von hoher Qualität für eine bessere Überwachung und Planung nutzen können.
Die Flugdaten werden laut ESA mit den Satellitenmessungen verglichen, um die Genauigkeit und Stabilität des Systems zu beurteilen. Ein solches Verfahren endet nicht mit einer Kampagne: Die Validierung ist ein Prozess, der parallel zur Datenerfassung fortgesetzt wird, insbesondere während komplexere Aufnahmemodalitäten und Produkte höherer Stufen eingeführt werden.
Rolle in der Klimapolitik: Verringerung der Unsicherheit bei Waldkohlenstoffschätzungen
Klimaziele und -pläne stützen sich zunehmend auf das Verständnis dessen, was im Land- und Forstwirtschaftssektor geschieht. Wälder können große Mengen an Kohlenstoff binden und einen Teil der Emissionen abmildern, sie können aber auch zu einer Emissionsquelle werden, wenn sie degradiert oder abgeholzt werden. In vielen Regionen, insbesondere in den Tropen, sind Feldmessungen teuer, fragmentiert und zeitlich selten, sodass globale Schätzungen der Kohlenstoffvorräte oft mit großen Unsicherheitsbereichen behaftet sind. Dies überträgt sich dann auf Klimawandelmodelle und auf Diskussionen darüber, wie Verluste und Gewinne in Wäldern zu bewerten sind.
Die ESA-Direktorin für Erdbeobachtungsprogramme, Simonetta Cheli, erklärte, dass der Mangel an genauen globalen Daten darüber, wie viel Kohlenstoff Wälder speichern und wie sich diese Vorräte verändern, eine der größten Herausforderungen für Wissenschaftler und Entscheidungsträger war. In diesem Rahmen wird Biomass als eine Mission präsentiert, die die Unsicherheiten bei den Schätzungen der Waldkohlenstoffvorräte und -flüsse erheblich verringern sollte, einschließlich derer, die mit Waldverlust und Nachwachsen verbunden sind. In der Praxis könnte dies helfen, die Folgen von Abholzung und Degradierung präziser zu überwachen, aber auch zu beurteilen, wie effektiv Wälder nach einer Wiederaufforstung wieder Kohlenstoff binden.
Es ist jedoch wichtig, dass solche Daten nicht außerhalb des Kontexts interpretiert werden. Satellitenmessungen, so fortschrittlich sie auch sein mögen, müssen mit Feldinventuren, lokalem Wissen und Modellen kombiniert werden, die Biomasse mit Kohlenstoff verknüpfen und Unterschiede zwischen Arten und Ökosystemen berücksichtigen. Biomass ist als eine leistungsstarke globale Ebene konzipiert, die blinde Flecken verringert, aber nicht als Ersatz für Feldmessungen dort, wo Details auf der Ebene einzelner Bestände erforderlich sind.
Für die Länder des Globalen Südens, in denen Tropenwälder sowohl für die Artenvielfalt als auch für die Wirtschaft von entscheidender Bedeutung sind, kann die Verfügbarkeit hochwertiger und offener Daten auch in praktischer Hinsicht wichtig sein. In Diskussionen über Erhaltung und nachhaltige Bewirtschaftung erleichtern zuverlässigere Satellitendaten die unabhängige Überprüfung von Trends, den Vergleich von Regionen und das Erkennen von Gebieten, in denen Veränderungen am ausgeprägtesten sind, unabhängig davon, ob die Veränderungen durch Holzeinschlag, Brände oder Klimastress verursacht werden.
Was offen ist und was folgt: Produktstufen und Anwendungsentwicklung
Die ESA beschreibt in der Dokumentation zu den Biomass-Daten, dass die Produkte in mehreren Verarbeitungsstufen erstellt werden. Auf den Stufen Level-1a/b werden die rohen Radarsignale mit einer Reihe von Korrekturen zu fokussierten Bildern verarbeitet, einschließlich Kompensationen der Antennencharakteristik, Unterdrückung von Störungen und ersten Korrekturen ionosphärischer Einflüsse. Die folgenden Verarbeitungsschritte bereiten interferometrische und tomographische Bildstapel vor, aus denen dann Parameter der Waldstruktur und Biomasseschätzungen abgeleitet werden.
Die Öffnung der ersten operativen Produkte ermöglicht es den Nutzern, frühzeitig Verfahren zur Qualitätsprüfung, Unsicherheitsbewertung und automatischen Verarbeitung zu entwickeln und Analyseketten einzurichten, die mit fortschreitender Mission komplexere Datenmodalitäten leichter aufnehmen können. Für öffentliche Institutionen und Fachdienste, die sich mit Forstwirtschaft und Umweltschutz befassen, ist dies eine Gelegenheit, sich mit einer Art von Daten vertraut zu machen, die in den kommenden Jahren zu einer Standard-Referenzebene für große Flächen werden könnten, mit der Möglichkeit des Vergleichs mit nationalen Inventuren und anderen Satellitenquellen.
Die ESA betont dabei, dass der Missionsplan so konzipiert ist, dass er in den ersten Jahren sowohl ein „Strukturbild“ als auch in späteren Zyklen dynamische Veränderungen liefert. Dies ist entscheidend für Nutzer, die nicht nur verstehen wollen, wie viel Biomasse vorhanden ist, sondern auch, wie sich die Waldsysteme verändern. Dabei ist auch Transparenz wichtig: Die Offenheit der Daten fördert eine schnellere Überprüfung, den Vergleich von Methoden und die Entwicklung gemeinsamer Standards.
Ljubljana im Zentrum der Debatte: PolInSAR – Biomass 2026 vom 26. bis 30. Januar
Gleichzeitig mit der Datenöffnung intensiviert die ESA die Arbeit mit der Forschungsgemeinschaft. Vom 26. bis 30. Januar 2026 findet in Ljubljana ein internationales Treffen statt, das den 12. Workshop über SAR-Polarimetrie und polarimetrische Interferometrie (PolInSAR) und den 6. Biomass Science Workshop sowie das erste Treffen zur Kalibrierung und Validierung von Biomass vereint. Das Treffen ist als Ort konzipiert, an dem Wissenschaftler, Studenten und Datennutzer zusammenkommen, einschließlich Gemeinschaften, die an der Kohlenstoff- und Klimamodellierung arbeiten, sowie Themen im Zusammenhang mit der internationalen Waldüberwachung.
Klaus Scipal gibt an, dass die ESA auf dem Workshop über fortgeschrittene SAR-Methoden für die Forstwissenschaft und -anwendungen diskutiert und die Möglichkeiten von Biomass vorstellt, was besonders wichtig in der Phase ist, in der die ersten operativen Daten verfügbar werden. In den ersten Jahren jeder neuen Mission bestimmt gerade ein solcher Erfahrungsaustausch oft die Richtung der Entwicklung von Werkzeugen, Standards und Best Practices, von technischen Verarbeitungsfragen bis hin zur Art der Interpretation der Ergebnisse im Kontext des Waldmanagements.
Für die europäische und globale wissenschaftliche Gemeinschaft haben solche Veranstaltungen auch einen praktischen Wert: Sie helfen, Prioritäten abzustimmen, Doppelarbeit zu vermeiden und Ressourcen auf die Probleme zu lenken, die für die Nutzer am wichtigsten sind. In dem Bereich des Waldkohlenstoffs bedeutet dies oft Fragen der Unsicherheit, Validierung und Wege, Satellitenschätzungen klug mit Feldinventuren und lokalen Daten zu kombinieren.
Warum Tropenwälder im Fokus stehen und wie der Erfolg der Mission gemessen wird
Obwohl Biomass eine globale Abdeckung haben wird, ist die Mission besonders wichtig für Tropenwälder. In diesen Gebieten sind riesige Biomassevorräte konzentriert, aber es gibt auch die größten Unsicherheiten bei den Schätzungen, da Feldmessungen schwierig sind und optische Satelliten oft durch Wolken eingeschränkt werden. Das P-Band-Radar mit seiner besseren Durchdringung der Kronen bietet die Möglichkeit, Waldveränderungen in Regionen, die bisher zu den schwierigsten für die satellitengestützte Biomassekartierung gehörten, auf konsistente Weise zu überwachen.
In öffentlichen Ankündigungen vor dem Start wurde betont, dass Biomass durch eine mehrjährige Messreihe detailliertere Karten der Biomasse und der Veränderungen ermöglichen wird, was bei der Überwachung von Abholzungen im Zusammenhang mit Landnutzungsänderungen helfen kann, aber auch beim Verständnis von Wiederaufforstungsprozessen. Die ESA weist darauf hin, dass der Wert der Mission mit der Zeit steigt: Eine längere Datenreihe ermöglicht eine klarere Unterscheidung zwischen kurzfristigen Schwankungen und langfristigen Trends, was die Grundlage sowohl für wissenschaftliche Analysen als auch für eine qualitativ hochwertigere öffentliche Politik ist.
Biomass befindet sich nun in einer Phase, in der der Erfolg an der Qualität und Verwendbarkeit der Produkte gemessen wird, aber auch daran, ob die Daten tatsächlich die Unsicherheiten in der globalen Kohlenstoffbilanz verringern und ob sie zu einem operativen Werkzeug in den Händen von Forschern, Institutionen und Ländern werden, die auf Wälder als zentrale natürliche Infrastruktur angewiesen sind. Mit der Öffnung der ersten Daten und dem Übergang zum wissenschaftlichen Betrieb hat die ESA die Botschaft gesendet, dass die Mission in ihre wichtigste Phase eintritt: diejenige, in der Weltraumtechnologie in Informationen umgewandelt wird, die sowohl das Verständnis von Klimaprozessen als auch Entscheidungen über das Waldmanagement vor Ort beeinflussen können.
Quellen:- ESA Earth Online – Bekanntgabe der Verfügbarkeit der ersten offenen Produkte der Mission Biomass ( Link )
- ESA Earth Online – offizielle Seite über Datenzugriff und Verarbeitungsstufen von Biomass ( Link )
- ESA – offizielle Missionsübersicht von Biomass und Ziele der Waldbeobachtung ( Link )
- ESA – Veranstaltungskalender: ESA PolInSAR – Biomass 2026 (Ljubljana, 26.–30. Januar 2026) ( Link )
- CEOS – Zusammenfassung der Mission Biomass (Startdatum und grundlegende Instrumentenparameter) ( Link )
- The Guardian – Kontext des Starts, Beschreibung des P-Band-Radars und der Ziele der Kartierung von Tropenwäldern ( Link )
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Erstellungszeitpunkt: 4 Stunden zuvor