Quelle: Universität Bayreuth 23. August 2024.

23. August 2024 – Die Bergwälder in Afrika stehen durch die zunehmende Entwaldung durch den Menschen deutlich unter Stress. „Am Kilimandscharo in Tansania wurden seit 1880 bereits über 50 Prozent der Waldfläche vernichtet“, erläutert Dr. Andreas Hemp von der Universität Bayreuth, Ko-Autor der Studie, der seit 35 Jahren am Kilimandscharo lebt und forscht. Mit Kollegen und Kolleginnen hat er jetzt herausgefunden: Der Klimawandel setzt dem noch eins drauf.

Unter Leitung von Marburger Geograph*innen wurde herausgefunden, dass die durchschnittliche Lufttemperatur in Gebieten, die stark gerodet wurden, steigt und die umgebenden Wolken mehr als 230 Meter höher liegen. In Bergregionen wie am Kilimandscharo können die Wälder dadurch deutlich weniger Wasser aus den Wolken „auskämmen“. „Das hat weitreichende Konsequenzen für den Wasserhaushalt und die Biodiversität in Afrika“, erläutert Dr. Dirk Zeuss vom Fachbereich Geographie der Philipps-Universität Marburg die Ergebnisse einer Studie mit internationaler Forschungsbeteiligung.

Die tropischen Bergwälder sind einzigartig in ihrer Biodiversität und ihren sogenannten Ökosystemdienstleistungen. Zu letzteren gehört beispielsweise die Produktion von Frischwasser für die Natur und auch den Menschen. Anhand von Satellitendaten hat das Marburger Forschungsteam berechnet, dass in den Jahren 2003 bis 2022 etwa 18 Prozent der Bergwälder Afrikas verloren gingen. Gründe dafür sind unter anderem die kleinbäuerliche Landwirtschaft und der Holzeinschlag. Infolge des Waldverlusts ändern sich auch weitere Umweltbedingungen, fanden die Forschenden durch das Zusammenführen verschiedenster Umweltdatensätze heraus. So stieg die Lufttemperatur um etwa 1,4 Grad Celsius und die untere Wolkenkante rückte 236 Meter nach oben. „Diese Verschiebung in Temperatur und Wolkenbildung kommt dabei eindeutig nicht durch den ohnehin schon vorhandenen Klimawandel, sondern durch den Verlust der Bergwälder“, interpretiert Dr. Dirk Zeuss die Ergebnisse. Zu diesen trug der Bayreuther Forscher Andreas Hemp maßgeblich bei: Er ist Projektleiter in der DFG-Forschungsgruppe „The role of nature for human well-being in the Kilimanjaro Social-Ecological System (Kili-SES)“ an der Universität Bayreuth. Hemp hat seit 1996 ein meteorologisches Netzwerk am Kilimanjaro aufgebaut, dessen Daten maßgeblich für die hier vorliegenden Forschungsergebnisse waren. Er war mit logistischer und wissenschaftlicher Unterstützung an den Messungen für die aktuelle Studie beteiligt.

„Das bedeutet, dass von Menschen gemachte Eingriffe wie das Abholzen den Klimawandel verschärfen“, erläutert der Marburger Forscher Dr. Temesgen Abera. „Wir müssen also sehr viel stärker die Bergwälder in den Blick nehmen und vor Abholzung schützen, da sie Biodiversität, Frischwasserproduktion und viele andere Ökosystemleistungen in den Tropen bedroht.“ Abera ist derzeit Forschungsstipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung an der Uni Marburg.

Zur Publikation trugen Forschungsgruppen unter Marburger Leitung von der Universität in Helsinki, Finnland, dem finnischen Meteorologischen Institut in Helsinki, der Universität Bayreuth, der Universität in Addis Abeba, Äthiopien, der Wuhan-Universität, China, und der North-West-Universität in Südafrika bei.

Originalpublikation:
Abera, T.A., Heiskanen, J., Maeda, E.E. et al. Deforestation amplifies climate change effects on warming and cloud level rise in African montane forests. Nat Commun 15, 6992 (2024). doi.org/10.1038/s41467-024-51324-7
https://www.nature.com/articles/s41467-024-51324-7
pdf: https://www.nature.com/articles/s41467-024-51324-7.pdf

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• Klimawandel

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Quelle: EUMETSAT 19. August 2024.

19. August 2024 – Die erste einer Reihe von Empfangsstationen, die speziell für die Datenerfassung der nächsten Generation von geostationären Meteosat-Satelliten entwickelt wurden, ist heute im Rahmen des Projekts PUMA 2025 in Nairobi, Kenia, installiert worden. Diese Empfangsstation wird sicherstellen, dass kenianische Meteorologen die hochgenauen und aktuellen Daten der Meteosat-Satelliten der dritten Generation (MTG) nutzen können, um die nachhaltige Entwicklung der lokalen Bevölkerung zu unterstützen und Leben und Lebensgrundlagen zu schützen.

EUMETSAT unterstützt die Bemühungen der Kommission der Afrikanischen Union, in den kommenden Monaten ein Netz ähnlicher Stationen für mehrere nationale Wetter- und Klimadienste auf dem gesamten Kontinent einzurichten. Dadurch werden die meisten afrikanischen Fachleute aus der Meteorologie und Wissenschaft in die Lage versetzt, MTG-Daten mit der neuesten Technologie zu empfangen und zu nutzen.

Die Meteosat-Satelliten der EUMETSAT sind die einzigen Erdbeobachtungssatelliten, die Afrika ständig im Blick haben. Das MTG-Satellitensystem wird Bilder von Afrika nicht nur in höherer Auflösung, sondern auch häufiger, d. h. alle 10 Minuten, liefern.

„Die Afrikanische Union und EUMETSAT haben 2022 ein Abkommen unterzeichnet, um sicherzustellen, dass eine geeignete Infrastruktur geschaffen wird, um die MTG-Daten in Afrika nutzen zu können“, erklärt Phil Evans, Generaldirektor von EUMETSAT. „Der Meilenstein, den wir gerade erreicht haben, gewährleistet die Kontinuität des Empfangs von Satellitendaten auf dem gesamten Kontinent und ermöglicht genauere Vorhersagen von extremen Wetterereignissen und einen besseren Schutz für alle durch ein effizienteres Frühwarnsystem.“

Im Rahmen des PUMA-Projekts (Preparation for Use of Meteosat in Africa) wurde vor fast 20 Jahren, im Februar 2004, die erste PUMA-Station für den Empfang von MSG-Satellitendaten (Meteosat Second Generation) installiert. Dank der Unterstützung verschiedener von der EU finanzierter Programme in Afrika (wie PUMA, AMESD, MESA) ermöglicht diese Infrastruktur den afrikanischen Wetter- und Klimadiensten auf dem gesamten Kontinent, Daten von den geostationären Meteosat-Satelliten zeitnah und effizient zu empfangen, um extreme Wetterereignisse vorherzusagen und zu überwachen. Mit den aktuellen Installationen soll die Infrastruktur für das MTG-Satellitensystem verbessert werden. Um den größtmöglichen Nutzen aus der Satellitentechnologie zu ziehen und die Wartung vor Ort zu ermöglichen, werden entsprechende Schulungen angeboten.

Zu den nächsten Installationen gehört eine Station in Cotonou, Benin, wo das 16. EUMETSAT-Nutzerforum in Afrika stattfinden wird. Die Veranstaltung bietet afrikanischen Meteorologinnen und Meteorologen eine Plattform für den Austausch von Wissen und bewährten Praktiken bei der Nutzung von Meteosat-Daten und für die Diskussion von Möglichkeiten zur Verbesserung von Frühwarnsystemen.

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• EUMETSAT

Der Beitrag EUMETSAT: Kritische Satelliteninfrastruktur wird in Afrika aufgebaut erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Im Jahr 1972 finden Kerntechniker an einer französischen Wiederaufbereitungsanlage ein merkwürdiges Material: Es wurde aus dem Uranerz einer Lagerstätte in Gabun hergestellt. Und dieses Uranerz ist deutlich abgereichert: Der Anteil des Isotops Uran-235 ist viel geringer als überall sonst auf der Erde, dem Mond oder den Planeten. Was hier fehlt, ist das spaltbare Material: Es ist jenes Uran-Isotop, das in Kernreaktoren und für den Bau von Atombomben verwendet wird. Was ist mit diesem besonderen Uran-Isotop passiert: Wohin ist es verschwunden?

Karl erzählt in der Folge die Geschichte des Naturreaktors von Oklo. Während der Entdeckung war die Existenz eines stabilen nuklearen Kettenreaktion in der Erdgeschichte zwar für denkbar, aber kaum für wahrscheinlich gehalten worden. Mittlerweile aber ist das Rätsel in weiten Teilen gelöst, wie genau sich Kernreaktoren an 17 verschiedenen Stellen im Gestein Westafrikas spontan bilden konnten. Seit dieser Nachweis erbracht wurde, gelten Naturreaktoren als geheime Kraft der Erdgeschichte. Möglicherweise haben wir ihr sogar unser Leben zu verdanken.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Planet Erde

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Quelle: DLR 10. Mai 2022.

10. Mai 2022 – Viele Menschen in Afrika sind durch Naturkatastrophen gefährdet – insbesondere in Städten, die schnell und unkontrolliert wachsen. Dort leben die Bewohnerinnen und Bewohner auf engstem Raum und die Infrastruktur ist häufig unzureichend. Daher wirken sich die Folgen von Überschwemmungen, Stürmen oder Erdbeben hier besonders verheerend aus. Aber wo wachsen die Städte gerade rasant? Sind neue Siedlungsflächen in gefährdeten Gebieten entstanden? Und wie viele Menschen sind in diesem Fall bedroht? Bisher gab es oft keine ausreichenden Antworten auf diese Fragen. Deswegen hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem gemeinsamen Projekt mit der Weltbank Erdbeobachtungsaufnahmen vom gesamten Kontinent ausgewertet und sie mit weiteren Datenquellen kombiniert. Ziel war es, für Planer und Politiker vor Ort aktuelle und verlässliche Zahlen zur Situation und Entwicklung in den Städten zu liefern. So können kritische Veränderungen frühzeitig erkannt werden.

Städte mit funktionierenden Infrastrukturen sind für Afrikas Zukunft wichtig. Das gilt zum Beispiel für Kumasi in Ghana mit 3,3 Millionen Einwohnern. Oder für Matola in Mosambik mit 1,7 Millionen Einwohnern. Beide breiten sich schnell aus, wozu aber kaum Daten vorlagen. „Das Defizit an aktuellen und räumlich detaillierten Informationen war bislang das größte Problem, um die Gefährdung der Bevölkerung durch Naturgefahren abzuschätzen. Gerade in weniger entwickelten Ländern kommt regelmäßigen Kartierungen auf Basis offener und freier Satellitendaten daher bei der Anpassung an Extremereignisse eine zentrale Rolle zu. Die neuen Daten werden nicht nur Fachleuten, sondern einer breiten Öffentlichkeit zugänglich sein“, erklärt Dr. Anke Pagels-Kerp, Bereichsvorständin Raumfahrt im DLR.

Satelliten liefern aktuelles Bildmaterial in hoher Auflösung
Im Rahmen des Projekts „Satellite-based Monitoring Service of Urbanization in Africa“ (Satellitengestützter Dienst zur Beobachtung der Urbanisierung in Afrika) hat das DLR-Team Satellitendaten durch Methoden des Maschinellen Lernens mit Hochleistungscomputern verarbeitet. Die riesigen Datenmengen stammen vor allem von den europäischen Sentinel-Satelliten und dem US-amerikanischen Landsat-Programm. Diese Erdbeobachtungsmissionen sammeln täglich Petabytes an hochaufgelöstem, kostenfreiem Bildmaterial. Das DLR hat Verfahren entwickelt, um aus Hunderttausenden Satellitenaufnahmen die passenden Informationen zu gewinnen. „Mit den Ergebnissen kennen wir nun die Dynamik der Siedlungsentwicklung in ganz Afrika über die letzten drei Jahrzehnte. In Kombination mit Gebäudeinformationen konnten wir sogar die Bevölkerungsverteilung für jedes einzelne Gebäude auf dem Kontinent modellieren“, erklärt Dr. Thomas Esch vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) in Oberpfaffenhofen.

Monatliche Updates zeigen Entwicklungen
Zum DLR-Material gehören detaillierte Karten aller Städte und Siedlungen. Sie zeigen unter anderem die Verteilung von bebauten Arealen und Freiflächen. Außerdem wird die jährliche Ausdehnung aller Siedlungsgebiete seit 1985 dargestellt. Eine 3D-Siedlungsstruktur dient als Grundlage für die Berechnung der Siedlungsdichte. Für mehr als 100 afrikanische Städte liegen außerdem Studien zum Wachstumsmuster und zur Zersiedelung vor. In Regionen wie Maradi (Niger) sind zum Beispiel innerhalb eines Jahres zahlreiche Gebäude um den traditionellen Stadtkern herum entstanden. Solche oft ungeplanten Veränderungen sind durch Satellitendaten nachvollziehbar. „Auf Grundlage dieser Informationen sind Städte besser in der Lage, die heutige Exposition gefährdeter Gemeinden zu charakterisieren, ihr aktuelles Katastrophenrisiko zu bewerten und Trends genauer vorherzusagen. Diese Daten können zu besseren kommunalen Dienstleistungen beitragen, den künftigen Infrastrukturbedarf umreißen und einen evidenzbasierten Ansatz zur Risikominderung unterstützen, zum Beispiel durch rechtzeitige Anpassung der Infrastruktur an neue Bedingungen“, erklärt Niels B. Holm-Nielsen von der Weltbank.

„Der Datenschatz des DLR ist einzigartig“
„Bei den anspruchsvollen Analysen profitieren wir von unserer Erfahrung bei der Erstellung nutzerorientierter Informationsprodukte. Der Datenschatz des DLR ist einzigartig“, sagt Thomas Esch. Alle aktuellen Produkte des World Settlement Footprint (WSF) sind in die Analysen eingeflossen. Dazu zählen der WSF 2015, WSF 2019, WSF evolution, WSF imperviousness, WSF 3D und WSF population. Die Produkte der WSF Kartierungen werden seit vielen Jahren vom DLR weiterentwickelt und von internationalen Institutionen wie der Weltbank oder den Vereinten Nationen genutzt. Die Daten charakterisieren die Siedlungsstruktur, zeigen Entwicklungen, bilden Höhe, Dichte und Volumen der Bebauung ab und beschreiben die Verteilung der Bevölkerung.

Datenbank mit fast 20.000 afrikanischen Städten und Siedlungen
Mittlerweile hat das DLR zentrale Merkmale zu allen Siedlungen in Afrika mit mehr als 10.000 Einwohnern in einer Datenbank erfasst. Dieses Register beinhaltet aktuell 9.472 Städte sowie 10.159 weitere Siedlungen, die in naher Zukunft über 10.000 Einwohner anwachsen werden. Durch eine Kombination verschiedener Datenquellen können die DLR-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sogar die Einwohnerzahl für jedes einzelne Gebäude abschätzen. Außerdem enthält die Datenbank flächendeckende Angaben zur Intensität von Naturgefahren, wie Überschwemmungen, Erdrutschen und Erdbeben auf dem afrikanischen Kontinent.

Aufträge an Ortsansässige zur Überprüfung der Berechnungen
Um sicherzustellen, dass die berechneten Daten stimmen, hat die Weltbank Kleinaufträge an die Einwohnerinnen und Einwohner verschiedener afrikanischer Städte vergeben. „Verlässliche Vergleiche sind wichtig, um Algorithmen erfolgreich zu trainieren und um die daraus resultierenden Geoinformationen objektiv zu validieren“, sagt Thomas Esch. Die Beteiligten konnten ihr Wissen über die Umgebung einbringen und wurden für die Situation in ihren Städten sensibilisiert. Zugleich hat die Mitarbeit im Projekt zur Sicherung des monatlichen Einkommens während der Corona-Zeit beigetragen.

Zum Projekt
Das Projekt „Satellite-based Monitoring Service of Urbanization in Africa“ wird über das ACP-EU Natural Disaster Risk Reduction Program der EU finanziert. Die Koordination hat die Global Facility for Disaster Reduction and Recovery (GFDRR) bei der Weltbank übernommen. Die hier verwendeten WSF-Elemente sind vom DLR in enger Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem Google Earth Engine Team entwickelt worden. Die Datensätze zu den Gebäudeumrissen werden durch Ecopia.AI/Maxar Technologies und Google bereitgestellt. Die Think-Hazard Initiative steuert die Informationen zur Intensität von Naturgefahren bei.

Unterstützt wurde das DLR-Projektteam von der Forschungsgruppe des DFD, die auf die Entwicklung von Umwelt- und Kriseninformationssystemen spezialisiert ist. Die DLR-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben gemeinsam eine webbasierte Anwendung entwickelt, über die Weltbank-Mitarbeitende und Planer vor Ort auf alle Daten, Indikatoren und Analysen zugreifen können.

Die Weltbank und das DLR werden ihre Zusammenarbeit fortsetzen. Die Produkte WSF 2015, WSF 2019 und WSF evolution sind über den EOC Geoservice zum Download kostenfrei nutzbar. Die WSF-Daten wurden seitens der Weltbank bereits erfolgreich für weitere Fragestellungen mit hoher gesellschaftlicher Relevanz eingesetzt.

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• Planet Erde

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Quelle: Airbus Defence and Space, UNOOSA.

Wien, 26. Oktober 2021 – Die Klimamission, die die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung unterstützt, wird auf der externen Nutzlastplattform Bartolomeo von Airbus fliegen.

Das siegreiche „ClimCam“-Team besteht aus Fachleuten verschiedener Bereiche und symbolisiert die Kraft der internationalen Zusammenarbeit, indem es Forscher aus drei Institutionen zusammenbringt: der ägyptischen Raumfahrtagentur, der kenianischen Raumfahrtagentur und dem nationalen Raumfahrtprogramm Ugandas innerhalb des ugandischen Ministeriums für Wissenschaft, Technologie und Innovation.

Gemeinsam werden sie ein Fernerkundungs-Kamerasystem zur Überwachung von Wetter, Überschwemmungen und zu den Auswirkungen des Klimawandels in Ostafrika entwickeln. Die drei Institutionen haben sich auf eine offene Datenpolitik geeinigt und tauschen die im Rahmen des Projekts gewonnenen Informationen und Bilder aus, um die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels in der gesamten Region zu unterstützen. Zusätzlich zu seinen direkten Zielen wird das Projekt auch die Entwicklung von Weltraumtechnologie in Afrika demonstrieren und afrikanische Ingenieure und Wissenschaftler inspirieren.

UNOOSA-Direktorin Simonetta Di Pippo sagte: „Gemeinsam mit Airbus und dank des Einfallsreichtums der ausgewählten Forscher ermöglichen wir es, dass dieses in Afrika hergestellte Modul an Bord der ISS fliegen kann. Dieses Projekt wird wertvolle Erkenntnisse für die ostafrikanische Region liefern, um drängende Probleme wie Dürren und Überschwemmungen zu bewältigen und die Widerstandsfähigkeit ihres Agrarsektors zu erhöhen, wodurch möglicherweise viele Menschenleben gerettet und ein Beitrag zum Aufbau einer besseren Zukunft geleistet werden kann. Das Projekt wird auch eine wichtige Inspiration für Talente in Afrika sein, die in den Raumfahrtsektor einsteigen wollen. Wir sind sehr stolz darauf, dass wir dazu beigetragen haben, und wir freuen uns darauf, das Projekt ins All zu bringen.“

“Wir freuen uns sehr, dieses von der UNOOSA unterstützte Team mit seiner afrikanischen Klimamission als Passagier auf der Bartolomeo-Plattform begrüßen zu dürfen“, sagte Andreas Hammer, Leiter von Space Exploration bei Airbus Defence and Space. „Natürlich bieten wir ihnen unseren Bartolomeo All-in-One Space Mission Service an, das heißt, unsere eigenen erfahrenen Raumfahrtexperten werden sich um alle Aspekte dieser Weltraummission kümmern – von vorbereitenden Formalitäten, über Start und Installation der Nutzlast, bis hin zu Betrieb und Datenübertragung. Auf diese Weise kann sich das Team voll und ganz auf die Entwicklung und Nutzung seiner Umweltüberwachungs-Nutzlast konzentrieren, ohne sich um etwas anderes kümmern zu müssen. Dies ist einer der grundlegenden Vorteile des Bartolomeo-Dienstes: wir machen den Zugang zum Weltraum einfacher als je zuvor.“

„Wir sind sehr glücklich, dass wir diese Chance bei einem so erstklassigen Wettbewerb erhalten haben. Das Team möchte sich bei der UNOOSA und Airbus für diese Gelegenheit bedanken“, sagte Ayman Ahmed, Teamleiter bei der ägyptischen Raumfahrtbehörde und Koordinator des ClimCam-Projekts. „Natürlich wissen wir, dass es in unserer Region Herausforderungen gibt. Der Klimawandel wirkt sich immer stärker auf Afrika aus, insbesondere auf die am stärksten gefährdeten Gebiete, und trägt zur Ernährungsunsicherheit und zur Belastung der Wasserressourcen in Ostafrika bei. Mit einem bildgebenden System auf Bartolomeo können wir diese Auswirkungen in unseren Heimatländern überwachen und sehen. Wir sind uns der Herausforderung bewusst, die die Entwicklung eines solchen Geräts für den Betrieb an Bord der ISS mit sich bringt, da die Designvorgaben sehr kritisch und anspruchsvoll sind. Der Wettbewerb war sehr hart, aber diese Gelegenheit zu erhalten, ist für unser Team nur der Anfang, um mehr zu lernen und große Erfahrungen im Bereich der Raumfahrttechnologie und ihrer Anwendungen zu sammeln.“

Dies ist das erste Mal, dass die Vereinten Nationen einen Gewinner in Partnerschaft mit einem privatwirtschaftlichen Unternehmen ausgewählt haben und ihm den Zugang zum Weltraum ermöglichen.

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• **ISS** <Raumlabor Columbus>

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Quelle: Universität Bayreuth.

26. August 2021 – Die an der Studie beteiligten Forscher*innen haben auf 226 ausgewählten Flächen, die sich auf 44 Regionen in 12 afrikanischen Ländern verteilen, die Kohlenstoff-Speicherung in der oberirdischen Biomasse von Bergwäldern untersucht. Das Ergebnis: Die tropischen Bergwälder Afrikas speichern im Durchschnitt rund 149,4 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar. Der IPCC ist dagegen bisher nur von durchschnittlich 89,3 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar ausgegangen. Die in früheren Forschungsarbeiten ermittelte durchschnittliche Speicherleistung der oberirdischen Biomasse von tropischen Wäldern in Zentral- und Südamerika sowie in der Karibik ist erheblich geringer als in den tropischen Bergwäldern Afrikas.

„Vor allem in Ostafrika befinden sich die meisten Wälder in Gebirgsregionen, so dass sie hier eine herausragende Bedeutung für den Kohlenstoffhaushalt und den Klimaschutz haben. Unsere Studie, die diese Speicherleistung erstmals quantifiziert hat, macht deutlich, welche ökologischen Schäden ein weiteres Abholzen der Bergwälder verursachen würde. Und sie zeigt umgekehrt auch den Nutzen der von vielen afrikanischen Staaten unterstützten Maßnahmen zur Wiederaufforstung. Aufgrund früherer Forschungsarbeiten ist bekannt, dass die afrikanischen Bergwälder Hotspots der Biodiversität darstellen und eine große Zahl endemischer Pflanzen- und Tierarten beherbergen, das heißt von Arten, die es nirgendwo sonst auf der Erde gibt. Auch unter diesem Aspekt sollten die Anstrengungen zum Erhalt dieser Ressourcen verstärkt werden“, sagt Dr. Andreas Hemp.

Der Bayreuther Biologe erforscht seit mehr als 30 Jahren gemeinsam mit Partnern in Deutschland, Kenia und Tansania die Pflanzenwelt am Kilimanjaro. Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Verbundprojekts „Kili-SES“ untersucht er den Wandel der Vegetation am Kilimanjaro und die daran beteiligten klimatischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Ursachen. Für die jetzt in „Nature“ veröffentlichte Studie hat er gemeinsam mit seinem Forschungsteam systematische Messungen in Bergwäldern am Kilimanjaro durchgeführt: „Wenn man die Höhe, den Umfang und die Holzdichte der Baumstämme kennt, kann man auf der Basis dieser Messdaten die Menge des in den Bäumen gespeicherten Kohlenstoffs mit einiger Genauigkeit ermitteln“, erklärt Hemp.

Bedingt durch die Seltenheit zerstörerischer Wirbelstürme in Afrika, beruhen die vergleichsweise hohen Kohlenstoffvorräte der tropischen Wälder in Afrika nicht zuletzt auf der hohen Speicherkapazität sehr großer Bäume, die sowohl in Berg- als auch in Tieflandregionen ungestört wachsen können. Die höchsten Bäume Afrikas befinden sich am Kilimanjaro, wie eine Forschungsgruppe um Dr. Andreas Hemp 2016 herausgefunden hat.

Veröffentlichung:
Aida Cuni-Sanchez et al.: High aboveground carbon stock of African tropical montane forests. Nature (2021).

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• Klimawandel

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Erstellt von Roman van Genabith. Quelle: Airbus Defence and Space, Oneweb, Samsung, SpaceX.

Ob und wann die ersten nutzbaren Dienste präsentiert werden, steht dahin. Nun wurde ein weiteres Jointventure beschlossen, das das Satelliteninternet voranbringen soll. Beteiligt sind ein Akteur der jungen Branche und das Luft- und Raumfahrtschwergewicht Airbus Defense and Space.

Das Space-Startup OneWeb hat eine Kooperation mit Airbus Defense and Space beschlossen: Sie soll Entwicklung und Konstruktion der Oneweb-Kommunikationssatelliten umfassen. Und OneWeb benötigt derer viele: Rund 650 Satelliten sollen die Erde auf einem niedrigen Erdorbit (low earth orbit, LEO) umkreisen, 300 Satelliten sollen zusätzlich als Backup fungieren. Die Redundanz des Systems wäre somit auf einem relativ hohen Niveau angesiedelt.

Die Satelliten sollen leichter sein als alle bisher genutzten Modelle: 150 kg soll ihre Masse betragen, und dabei doch eine Bandbreite von unglaublichen 10 Terabit pro Sekunde mit ihren im Q-Band arbeitenden Transpondern liefern. Dabei soll die dramatische Gewichtsreduzierung insbesondere durch die Nutzung elektrischer Triebwerke erreicht werden.

Bislang wird Satelliteninternet oft als Flaschenhalsverbindung betrachtet. Die überschaubaren kommerziellen Angebote für Endkunden in unseren Breiten können zwar eine Alternative zum klassischen Breitbandanschluss darstellen, Kunden werden sie aufgrund des schlechten Preis-Leistungs-Verhältnisses aber auch nur bei fehlender konventioneller Anschlusstechnik buchen.

Konkrete Pläne
Waren viele der Satelliteninternetambitionen bislang mehr Papier als handfeste Planung, hat OneWeb Satellites, wie das neue Gemeinschaftsunternehmen heißen soll, bereits konkretere Schritte verkündet: Im französischen Airbus-Standort Toulouse soll eine Prototyp-Fertigungslinie für die Satelliten eingerichtet werden, die dann später in den USA in Serie gebaut werden sollen.

„Wir arbeiten schon seit einigen Monaten am Design dieser neuartigen Konstellation und daran, wie wir sie fertigen“, sagte der Leiter des Airbus-Raumfahrtprogramms Eric Béranger.

Fruchtbare Vereinigung
Geht die Zusammenarbeit der beiden Akteure tatsächlich wie geplant über die Bühne, entstünde daraus der zweitgrößte Raumfahrtkonzern der Welt, wie Airbus in seiner Pressemitteilung erklärt. OneWeb Satellites, das in der Hauptsache vom Raumfahrtunternehmen Virgin Galactic und dem US-Chipdesigner Qualcomm finanziert wird, hat performante Partner. Gestartet werden sollen seine Satelliten ab 2018 einerseits von Virgin und dem europäischen Arianespace-Konsortium.

Bewegung auf dem Markt
Auch andere Akteure arbeiten an Satellitenkonstellationen zur Internetversorgung aus dem Orbit: So möchte SpaceX bereits dieses Jahr erste Satelliten starten.

Samsung hat gar Pläne für eine Flotte aus 4.600 Satelliten in der Schublade. Der Entwicklungsleiter von Samsung in den USA, Farooq Khan, stellte in einem Aufsatz dar, wie er sich eine globale Versorgung von oben vorstellt. Auch die Samsungsatelliten sollen den LEO nutzen, neben einer leichteren Erreichbarkeit bringt er den Vorzug kürzerer Signallaufzeiten mit sich.

Für die OneWeb-Satelliten ist ein zirkularer Orbit in 1.200 Kilometern über der Erde im Gespräch. Ein Satellit im geostationären Orbit (GEO) kann, schlicht bedingt durch die Geschwindigkeitsobergrenze der Lichtgeschwindigkeit, nur mit einer minimalen Latenz von rund 240 Millisekunden kontaktiert werden. Darin sind Verarbeitung und Übertragungen im terrestrischen Backbone oder gar Weiterleitung zwischen verschiedenen Satelliten noch nicht enthalten.

Die Samsung-Flotte soll den Datenhunger der Nutzer am Ende der 2020ern befriedigen. Das monatliche Transfervolumen jedes Internetnutzers könnte bis dahin auf 200 Gigabyte pro Monat angestiegen sein, schätzt Farooq Khan, und geht dabei von einer Nutzerzahl von fünf Milliarden Menschen zu diesem Zeitpunkt aus. Wie sich seine Summe der geschätzten gleichzeitigen Nutzer herleiten lässt, wird nicht klar.

Neben den Plänen von SpaceX, OneWeb, Airbus und Samsung gibt es weiter Projekte für eine Versorgung mit Internetzugriffsmöglichkeiten von oben. Facebook und Google planen hochfliegende stratosphärischen Drohnen beziehungsweise nicht angetriebene Internetballons. Sie könnten, bei sorgfältiger Entwicklung, mittelfristig den Vorteil günstiger Realisierbarkeit aufweisen. So könnte eine Ballonflotte in den Jetströmen um die Welt kreisen und würde dabei nur einen geringen Etat für Wartung und Instandhaltung erfordern. Man prognostiziert hier Wartungszyklen von 60 bis 90 Tage.

Wer werden die Kunden sein?
Alle Projekte verbindet der existenzielle Bedarf nach revolutionär innovativen Fertigungsmethoden. OneWeb spricht diesen Punkt auch selbst an: „Bislang wurde der Bau von Mikrosatelliten und Massenfertigung nie im selben Atemzug genannt.“ Das soll sich nun ändern: Die OneWeb-Satelliten sollen weniger Komponenten und weniger Masse aufweisen, sowie leichter zu bauen und billiger zu starten sein.

Die Stückkosten bei Flotten von mehreren hundert oder gar tausend Satelliten müssen tatsächlich dramatisch gedrückt werden, um ein Projekt dieser Größe nicht in die ökonomische Absurdität zu treiben.

Und selbst wenn das gelingt, müssen die Betreiber mit ihrem Angebot ganz erheblich in Vorleistung gehen. Die Investitionen in Form von Nutzungsgebühren wieder hereinzuholen, dürfte ebenfalls eine Herausforderung darstellen. Zwar sind Unternehmenskunden oder Medienhäuser ebenso mögliche Großabnehmer von Kapazitäten wie Hilfsorganisationen oder Rettungskräfte, wie OneWeb auf seiner Website auch selbst skizziert, doch diese Kreise sind auch bisher die Hauptkunden schneller bodenunabhängiger Internetzugänge.

Potente Kunden dürfte OneWeb bei kommerziellen Airlines und in der allgemeinen Luftfahrt finden. Bislang ist die Internetanbindung von Passagierflugzeugen technisch eher anspruchsvoll, was sich unmittelbar in den Preisen widerspiegelt. Brächte OneWeb seine Konstellation in Betrieb, wäre eine Nutzung in Flugzeugen ein Quantensprung in Performance und Realisierung.

Ähnliches dürfte für die Seefahrt gelten. Vom Containerriesen über Kreuzfahrer bis hin zu privaten Seglern dürfte ein massentauglicher Satelliteninternetzugang großen Anklang finden.

Ferner beschreibt OneWeb die Möglichkeit für Internetserviceprovider (ISPs) ihre eigenen Netzwerke durch Zukauf von OneWeb-Kapazitäten dort zu ergänzen, wo der eigene Netzausbau noch nicht erfolgt ist und möglicherweise unökonomisch wäre. Um allerdings eine breite Endkundenbasis aufzubauen, müsste ein solcher Dienst deutlich performanter sein, als alle örtlich verfügbaren kabel- oder mobilfunkgestützten Angebote, was auch die Verfügbarkeit ausgereifter Hardware mit einschließt.

OneWeb spricht von „User-Terminals“, die klein, günstig und einfach zu handhaben sein sollen. Optional soll man sie mit Batterien betreiben und über Solarpanels aufladen können. Via Wifi oder sogar 2/3/4G sollen sie ihren Internetzugang für Internetgeräte in ihrer Umgebung bereitstellen.

Wenigstens bei den Mobilfunkstandards, die vermutlich in der Art einer Pico/Nanozelle genutzt werden sollen, dürften sich weltweit die Regulierungsbehörden zu Wort melden. Dennoch stellt diese Betriebsweise eine faszinierende Möglichkeit zur Ergänzung unzureichender Mobilfunkversorgungen dar.

Internet für alle?
Blickt man auf Weltregionen, die bislang unter einem Mangel an bodengebundener Kommunikationsinfrastruktur leiden, stellt sich wiederum die Frage nach zahlungskräftigen Kunden. Zwar gibt es beispielsweise in Afrika in weiten Teilen kaum bezahlbare Breitbandanschlüsse, doch dürfte es für einen Großteil der dortigen Bevölkerung unerheblich sein, ob ein Internetzugang 30 oder 300 Dollar im Monat kostet. Er bleibt ohnehin unbezahlbar.

Eine, wenn auch höchst spekulative, Möglichkeit der Refinanzierung würde der Verkauf von Übertragungskapazitäten an Entwicklungshilfekooperationen oder Regierungen darstellen. Diese könnten die Zugänge als Wiederverkäufer einer größeren Zielgruppe stark subventioniert zur Verfügung stellen.

So oder so ist das Geschäftsmodell eines globalen Satelliteninternetservices noch nicht klar absehbar. Wie dünn die Luft bei kommerziellen Weltraumunternehmungen in noch gering entwickelten Marktsegmenten sein kann, bekam vor Jahren der Satellitentelefoniebetreiber Iridium zu spüren: 1998 gestartet, geriet das Unternehmen mangels Kunden bereits drei Jahre später in akuten Zahlungsverzug. 2008 hatte es sich mit seinen Gläubigern verglichen, bis dahin aber etwa vier Milliarden Dollar Schulden angehäuft. Das Unternehmen überlebte nicht zuletzt auch durch ein aktives Eingreifen des US-Verteidigungsministeriums.

Aufräumen im erdnahen Raum
Auch ein weiterer Aspekt, der bei großen Satelliten-Flotten nicht unerwähnt bleiben kann, ist die durch sie möglicherweise akut verschärfte Weltraummüllproblematik. Die Orbits zwischen 600 und 1.200 km sind bereits heute stark gefragt. Ein Projekt dieser Größe bedarf zwingend einer von Beginn an implementierten Entsorgungsstrategie für die Zeit nach Außerdienststellung jedes einzelnen Satelliten. Ein kontrolliertes Verglühen in der Atmosphäre bei den relativ kleinen Satelliten wäre hier zu bevorzugen. OneWeb spricht von einer Deorbiting-Strategie für seine Satelliten, die genau dies vorsieht.

Alternativ könnte ein neuer Friedhofsorbit geschaffen werden, wobei diese Art der Entsorgung eine grundsätzliche Beantwortung der Müllfrage lediglich verschiebt.

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• OneWeb (ehemals Worldvu)
• SpaceX – Satellitenkonstellation für ein globales Internet

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Autor: Thomas Weyrauch. Quelle: Eutelsat, Thales Alenia Space.

Das verschiedentlich als Eutelsat HTS bezeichnete Raumfahrzeug ist insbesondere zur Bereitstellung von Kapazitäten bei der Versorgung von Gebieten in Afrika südlich der Sahara gedacht. HTS steht für „High Throughput Satellite“ und bedeutet schlicht „Satellit mit hohem Durchsatz“.

75 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s bzw. Gbps) Datendurchsatz soll der neue K_a-Band-Satellit ermöglichen, und mit 65 einzelnen Ausleuchtzonen Nutzer in fast allen Bereichen Afrikas südlich der Sahara – also im sogenannten subsaharischen Afrika – bedienen.

Interessierte Nutzer direkt ausgestrahlter Dienste sowie Institutionen und Unternehmen, die auf Breitbanddienste angewiesen sind, werden laut Eutelsat Antennen mit einem Durchmesser von etwa 75 Zentimetern benötigen.

Über den Satelliten sollen sich auch Anbindungen an zentrale Mobilfunk-Netzknoten, Kommunikationsverbindungen für abgelegene Gebiete und die Versorgung von gemeinschaftlichen Wi-Fi-Netzen realisieren lassen.

Bis sich der Satellit betriebsbereit auf Position im Geostationären Orbit (GEO) befindet, will Eutelsat auf die Kapazitäten eines passend bei 4 Grad West im GEO stationierten Satelliten zurückgreifen.

Ab Ende 2016 hofft Eutelsat auf K_a-Band-Kapazitäten von Amos 6 des Kommunikationssatellitenbetreibers Spacecom Satellite Communications (Spacecom) aus Israel nutzen zu können.

Der Start von Amos 6, von Israel Aircraft Industries (IAI) gebaut und unter anderem mit einem elektrischen Antriebssystem von TAS ausgerüstet, steht noch aus. Eine Falcon-9-Rakete wurde für seinen Transport gebucht. Man kann davon ausgehen, dass Amos 6 nicht vor Mitte 2016 in den Weltraum gelangen wird.

Im Jahr 2019 schließlich soll das von TAS für Eutelsat auf Basis des neuen Satellitenbus Spacebus NEO zu bauende dreiachsstabilisierte Raumfahrzeug derzeitigen Planungen zufolge in den Weltraum gebracht werden. Die voraussichtliche Startmasse liegt bei 3.200 Kilogramm.

Der Satellit für Eutelsat wird kein chemisches Antriebssystem erhalten, auch wenn das Konzept des Spacebus NEO das ermöglichen würde. Gleichwohl will TAS für Kunden, die es benötigen, auch für Spacebus-NEO-Satelliten chemische Antriebssysteme bereitstellen.

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: Jodrell Bank.

Die Entscheidung wurde vom International SKA Steering Committee getroffen, nachdem es sich Rat von einem externen Gremium, bestehend aus sieben Wissenschaftlern aus fünf Ländern, geholt hatte.

Sowohl Australien als auch das südliche Afrika erfüllen sämtliche Anforderungen für den Bau des SKA, sagte dessen Programmdirektor Professor Richard Schilizzi, als er die Entscheidung in Dwingeloo in den Niederlanden bekannt gab.

Das SKA wird nicht aus einem einzigen riesigen Instrument bestehen, sondern aus tausenden von Einzelantennen mit einem Abstand von bis zu 3.000 Kilometern. Die Hälfte der Antennen wird jedoch in einem zentralen Gebiet von nur 5 Kilometern Durchmesser entstehen. Das SKA wird 50 Mal empfindlicher sein als das beste heute betriebene Radioteleskop. Es wird tief in den Kosmos blicken und Signale der ersten Sterne und Galaxien nach dem Urknall empfangen, es wird die Auswirkungen der mysteriösen Dunklen Energie, die das Universum auseinander treibt, aufspüren sowie die Auswirkungen magnetischer Felder auf die Entwicklung von Sternen und Galaxien untersuchen. Beobachtungen von Pulsaren erlauben es dem SKA sogar, nach Effekten von Gravitationswellen zu suchen, die durch das Verschmelzen von großen Schwarzen Löchern im Zentrum anderer Galaxien entstehen. Sollte es in der Milchstraße Zivilisationen mit Flughafenradar geben, kann SKA sie entdecken.

Für Australien wäre das vorhergesehene Zentrum des Teleskops bei Mileura, etwa 100 Kilometer westlich von Meekathara in Westaustralien. Weitere Antennen wären über den australischen Kontinent verteilt mit möglichen zusätzlichen Standorten in Neuseeland. Im südlichen Afrika wäre der Haupstandort bei Karoo in der nörlichen Kapregion Südafrikas, etwa 95 Kilometer von Carnavaron entfernt, mit weiteren Standorten in Südafrika selbst und den Nachbarländern Botswana, Namibia, Mosambik, Madagaskar, Mauritius, Kenia und Ghana.

Eine entscheidende Vorraussetzung des Hauptstandortes ist ein sehr niedriges Niveau künstlicher Radiosignale, da sie die schwachen Radiosignale aus dem All maskieren könnten. Australien und Südafrika machen außerdem große Fortschritte bei der Einrichtung von Zonen mit eingeschränkter Radiowellenübertragung.

Sowohl der australische als auch der südafrikanische Standort erlauben den Blick auf den gleichen Himmel wie andere große erdbasierte Teleskope im optischen, infraroten und Submilimeterbereich. Beide bieten außerdem eine gute Sicht auf den südlichen Himmel und damit auf das Zentrum der Milchstraße. An beiden Standorten herrschen stabile atmosphärische Bedingungen, die wichtig für die niederfrequenten Beobachtungen des SKA sind.

China und Brasilien/Argentinien bewerben sich ebenfalls um die Stationierung des SKA. Beide Standorte sind gut geeignet für Radioastronomie, aber sie verfehlten wenigstens eine der hohen Anforderungen für den Bau des Square Kilometer Array. Der chinesische Standort ist eingeschränkt bei der geographischen Auswahl des Standortes. Der brasilianisch-argentinische Vorschlage wurde wegen der atmosphärischen Bedingungen ausgemustert.

Es sind weitere Analysen der Standorte geplant und eine endgültige Entscheidung soll gegen Ende des Jahrzehnts gefällt werden.

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