Quelle: GFZ 11. Mai 2024.

11. Mai 2024 – Der Vergleich mit geologischen Karten, Informationen zu Grundwasserspeichern und Daten der GRACE-Satellitenmission zeigt einen besorgniserregenden Trend: In zahlreichen iranischen Provinzen wächst das Risiko einer irreversiblen Erschöpfung und Schädigung der Grundwasserreservoirs, wobei einige Reservoirs möglicherweise dauerhaft verloren gehen.
Insbesondere in der südostiranischen Provinz Kerman kommt es zu dramatischen Absenkungsraten. „Der Bezirk Rafsanjan in der Provinz Kerman ist Irans Zentrum der Pistazienproduktion, und wir haben dort alarmierende Senkungsraten gemessen, die an einigen Standorten 35 Zentimeter pro Jahr übersteigen“, sagt Mahdi Motagh. Er ist Arbeitsgruppenleiter in der GFZ-Sektion „Fernerkundung und Geoinformatik“ und Professor am Institut für Photogrammetrie und GeoInformation an der Leibniz-Universität Hannover, wo Hauptautor Dr. Mahmud Haghshenas Haghighi Wissenschaftlicher Mitarbeiter ist. Sie nutzten Radar-Interferometrie (Engl. “Interferometric Synthetic Aperture Radar”| InSAR), um die Bodenabsenkungen zu messen. „Anhand von mehr als 6.000 Sentinel-1-Bildern aus dem Zeitraum zwischen 2014 und 2020 haben wir eine Karte der Landabsenkung mit einer bislang einzigartigen Auflösung von 100 Metern für ganz Iran erstellt“, sagt Motagh.

In dem Land mit rund 84 Millionen Menschen zeichnet sich seit Jahren eine Grundwasserkrise ab. Durch die Kombination von Satellitendaten mit verschiedenen geologischen Beobachtungen und hydrogeologischen Messungen wurde für Iran ein nicht nachhaltiger jährlicher Grundwasserverlust von 1,7 Milliarden Kubikmetern (BCM) ermittelt. Das Ausmaß dieses Verlustes stellt eine große Herausforderung dar, da die Wiederauffüllung solcher Grundwasservolumina Hunderte oder sogar Tausende von Jahren dauern könnte, wenn sie überhaupt möglich ist.

Den Autoren zufolge ist der Hauptgrund für diesen enormen Verlust an Grundwasser die nicht nachhaltige Bewässerungslandwirtschaft, die durch das Bevölkerungswachstum und die Industrialisierung des Iran noch verstärkt wird. Mahdi Motagh sagt: „Die nicht-nachhaltige Entnahme von Grundwasser ist leider alltägliche Praxis geworden.“

Landabsenkungen, die ein sichtbares Zeichen für die Verdichtung der Grundwasserleiter sind, treten im ganzen Land auf. Etwa 3,5 Prozent der iranischen Landfläche sind von diesem Problem betroffen, das Millionen von Menschen und wichtige Infrastrukturen wie Flughäfen und Eisenbahnen in Mitleidenschaft zieht. In Provinzen wie Teheran, Isfahan, Kerman und Khorasan Razavi wohnt mehr als ein Viertel der Bevölkerung in Gebieten, die in unterschiedlichem Maße von Bodensenkungen bedroht sind. „Die in Provinzen wie Kerman, Teheran, Alborz, Fars und Khorasan Razavi gemessenen Absenkungsraten von mehreren zehn Zentimetern pro Jahr gehören zu den höchsten der Welt“, sagt Mahmud Haghshenas Haghighi.

Die beiden Autoren betonen: „Diese umfassende Analyse unterstreicht den dringenden Bedarf an sofortigen Maßnahmen und der Umsetzung einer kohärenten Grundwasserpolitik. Eine solche Politik ist für die Bewältigung der iranischen Grundwasserkrise und die Bekämpfung des Wasserdefizits von entscheidender Bedeutung.“

Originalpublikation:
Mahmud Haghshenas Haghighi, Mahdi Motagh, Uncovering the impacts of depleting aquifers: A remote sensing analysis of land subsidence in Iran.Sci. Adv.10, eadk3039(2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk3039
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk3039

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Quelle: Intelsat via Business Wire (29. April 2024).

McLean, Virginia –(BUSINESS WIRE)– Intelsat, Betreiber eines der weltweit größten integrierten satellitengestützten und terrestrischen Netzwerke, und CNH (NYSE: CNHI) mit den Marken Case IH, New Holland und Steyr haben jetzt vereinbart, robuste Multi-Orbit-Satelliten-Terminals auf CNH-Landmaschinen zu installieren, anzuschließen und zu betreiben, die in abgelegenen landwirtschaftlich genutzten Regionen Brasiliens betrieben werden und über das globale Netz von Intelsat miteinander verbunden sind.

“Intelsat ist das erste Satellitenkommunikationsunternehmen, das Landwirten rund um den Globus Multi-Orbit-Konnektivität bietet. Die Kooperation von Intelsat mit CNH wird Anwendern auch an den entlegensten Orten durch unsere globale Kommunikationsplattform neue Möglichkeiten eröffnen”, sagte Intelsat-CEO Dave Wajsgras. “Wir haben unter Beweis gestellt, dass robuste und speziell für diesen Zweck entwickelte Terminals, die von jedem Ort aus Zugriff auf mehrere Satellitenumlaufbahnen haben, die höchste Netzwerkzuverlässigkeit, einen größeren Durchsatz und das beste Benutzererlebnis bieten.”

Vernetzte intelligente Landwirtschaftsbetriebe oder „Präzisionslandwirtschaft“ sind auf robuste Verbindungen angewiesen, um Daten zwischen landwirtschaftlichen Geräten und von diesen in die Cloud zu übertragen. Es gibt derzeit weltweit mehr als 570 Millionen landwirtschaftliche Betriebe, von denen sich viele in ländlichen Gebieten befinden, wo es kaum Zugang zu herkömmlichen Konnektivitätslösungen gibt. In Brasilien beispielsweise liegt nicht einmal ein Viertel der landwirtschaftlichen Flächen nahe genug an einem Mobilfunkmast, um eine Verbindung herstellen zu können. Das FlexMove-Satellitennetz von Intelsat bietet den Endnutzern die zuverlässige Konnektivität, die sie benötigen, um vernetzte Geräte zu nutzen und die nächste große landwirtschaftliche Revolution einzuleiten.

“Die Satellitentechnologie hilft dabei, die komplexen Konnektivitätsprobleme für schwer zugängliche Landwirtschaftsbetriebe zu lösen, aber nicht alle Anbieter sind gleichermaßen geeignet. Hier zeichnet sich Intelsat durch seine profunde Erfahrung sowie die Qualität und Zuverlässigkeit seiner Angebote an Dienstleistungen und Industrieterminals aus. Wir freuen uns darauf, Kunden in aller Welt die Intelsat-Lösung zur Verfügung zu stellen”, sagte Marc Kermisch, Chief Digital and Information Officer bei CNH.

Intelsat und CNH planen, die Lösung im dritten Quartal des Jahres in Brasilien auf den Markt zu bringen. Die Landwirtschaft macht einen großen Teil der brasilianischen Wirtschaft aus, und Intelsat hat in Infrastruktur investiert, um landesweit ein neues Serviceniveau zu bieten.

Intelsat in Brasilien:

• Erweiterung der Operationszentrale: Die brasilianische Netzwerk-Betriebszentrale (Network Operations Center, NOC) von Intelsat wurde personell aufgestockt, um den Kunden in der Region einen besseren Support zu bieten. Hier stehen rund um die Uhr Support-Mitarbeiter zur Verfügung, die fünf Sprachen fließend sprechen, darunter brasilianisches Portugiesisch.
• Neue Satellitenkapazität und neuer Teleport: Zwei Satelliten, die über Brasilien und Lateinamerika positioniert sind, sorgen für zuverlässige Konnektivität. Die außerhalb von Rio de Janeiro gelegene Teleport-Anlage (Erdfunkstelle) erweitert das bestehende globale Intelsat-Netzwerk und ermöglicht direkte Verbindungen zwischen den Intelsat-Satelliten und den lokalen terrestrischen Netzen in Brasilien, um die Entfernung zu verringern, die der Internet-Datenverkehr der Nutzer zurücklegen muss.

Über Intelsat
Das globale Team von Intelsat konzentriert sich darauf, Regierungen, Nichtregierungsorganisationen und kommerziellen Kunden über das globale Netzwerk der nächsten Generation und Managed Services eine nahtlose und sichere satellitengestützte Kommunikation zur Verfügung zu stellen. Durch den Betrieb einer der weltweit größten und modernsten Satellitenflotten und Konnektivitäts-Infrastrukturen überbrückt Intelsat die digitale Kluft und ermöglicht es Menschen und ihren Tools, über Ozeane hinweg zu sprechen, über Kontinente hinweg zu sehen und durch den Himmel zu hören, um zu kommunizieren, zu kooperieren und zusammenzuleben. Seit seiner Gründung vor sechs Jahrzehnten ist das Unternehmen ein Synonym für die „Ersten“ der Satellitenbranche im Dienste seiner Kunden und des Planeten. Die Mitglieder des Intelsat-Teams stützen sich auf ein Erbe der Innovation und konzentrieren sich auf die Bewältigung einer neuen Generation von Herausforderungen. Sie haben nun die „nächsten Ersten“ im Weltraum im Visier, während sie die Branche umkrempeln und bei der digitalen Transformation der Branche führend sind.

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• Intelsat

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Quelle: OHB SE 21. Juni 2023.

Bremen/Freiburg, 21. Juni 2023. Das von OHB unterstützte Technologie-Startup constellr hat von der Europäischen Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation ESA einen mehrjährigen Millionenauftrag erhalten. Im Rahmen der Vereinbarung wurde die von constellr erdachte Satellitenkonstellation HiVe (High-Precision Versatile Ecosphere Monitoring) als sogenannte „beitragende Mission“ für das europäische Erdbeobachtungsprogramm Copernicus ausgewählt. Konkret soll constellr zukünftig hochauflösende Infrarotbilder aus dem Weltall liefern. Diese Daten erlauben Rückschlüsse auf den Wasserbedarf und den allgemeinen Gesundheitszustand von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen. Dadurch können Symptome von Trockenstress und Nährstoffmängel frühzeitig erkannt und durch den gezielten Einsatz von künstlicher Bewässerung und Düngemitteln behoben werden, bevor es zu stärkeren Schäden kommt. Dieses Vorgehen ermöglicht den sparsameren Einsatz von wertvollen Ressourcen und trägt zur globalen Ernährungssicherheit bei.

Die OHB System AG realisiert am Standort Oberpfaffenhofen im Auftrag von constellr die ersten beiden Nutzlasten für die HiVe-Konstellation. Die technologisch anspruchsvollen Instrumente kombinieren einen VTIR-Sensor (thermisches Infrarot) mit vier Aufnahmekanälen mit einem VNIR-Sensor (sichtbares und nahes Infrarot). Nach Fertigstellung der Konstellation sollen der Wasserbedarf und die Wasserverfügbarkeit für jedes Feld auf der Erde ständig überwacht werden können.

Der Start der ersten beiden Satelliten ist für 2024 geplant.

Über constellr
constellr ist ein deutsches Deeptech-Startup aus Freiburg, welches an der Schnittstelle von Fernerkundung und Landwirtschaft agiert. Als Ausgründung der Fraunhofer Gesellschaft für Angewandte Forschung widmet sich constellr der Unterstützung der globalen Ernährungssicherheit in Zeiten des Klimawandels. Gestützt auf eine proprietäre Weltrauminfrastruktur mit einzigartiger Sensortechnologie bietet constellr weltweites, präzises und feldgenaues Wassermonitoring und Gesundheitsmonitoring für landwirtschaftliche Nutzpflanzen an.

Über OHB System
Die OHB System AG ist eines der führenden Raumfahrtunternehmen Europas und das größte Tochterunternehmen des börsennotierten Technologiekonzerns OHB SE, der europaweit knapp 3.000 Mitarbeiter:innen beschäftigt. Mit Hauptsitz in Bremen und einem weiteren starken Standort in Oberpfaffenhofen bei München hat die OHB System AG mehr als 40 Jahre Erfahrung mit der Entwicklung von High-Tech-Lösungen für die Raumfahrt und weitere Anwendungsfelder. Das Portfolio an Produkten und Dienstleistungen reicht dabei von der Realisierung von Satellitensystemen für Erdbeobachtung, Navigation, Telekommunikation und Aufklärung über die Ausarbeitung und Umsetzung von Missionen zur Erforschung des Weltalls bis hin zur Entwicklung von Systemen für die astronautische Raumfahrt.

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Quelle: DLR 2. November 2022.

2. November 2022 – Seit seinem Start vor sieben Monaten hat der deutsche Umweltsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) fleißig Daten gesammelt. Mehr als 11,4 Millionen Quadratkilometer unserer Erdoberfläche hat er aus circa 650 Kilometern Entfernung mit seinen 242 Spektralkanälen aufgenommen – eine Fläche größer als Europa. Doch diese Daten wurden noch nicht für die Wissenschaft erhoben. Sie wurden gebraucht, um das Hyperspectral Imager (HSI) Instrument optimal für den wissenschaftlichen Betrieb einzustellen und die Qualität der Daten zu überprüfen.

„EnMAP hat uns bereits in seiner sogenannten Kommissionierungsphase erstklassige Aufnahmen von herausragender Qualität von unserem Planeten geliefert. Wir freuen uns, dass wir diese Testphase im Oktober erfolgreich abschließen konnten und nun in den Routinebetrieb starten. Wir dürfen schon sehr darauf gespannt sein, welche neuen, spannenden Erkenntnisse die Wissenschaft in den kommenden Dekaden aus EnMAP-Daten für den Schutz unseres Planeten gewinnen wird. Denn sie können zum Beispiel dazu beitragen, die Erträge in der Landwirtschaft nachhaltig zu verbessern und damit die Ernährungssicherheit bei einer steigenden Weltbevölkerung sicherzustellen“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, die die EnMAP-Mission im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) führt.

Während der Kommissionierung mussten die verschiedenen Komponenten des EnMAP-Satelliten sowie das HSI-Instrument verschiedene Tests durchlaufen. In dieser heiklen Phase konnte das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen (GSOC) durch seine langjährige Erfahrung zum erfolgreichen Verlauf der Kommissionierung beitragen und wird auch weiterhin für den Betrieb und – wenn nötig – rund um die Uhr für die Sicherheit des Satelliten im All zur Verfügung stehen. Empfangen werden die EnMAP-Daten vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) und dem Institut für Methodik der Fernerkundung in Oberpfaffenhofen, die auch alle Bilder im Rahmen der Kommissionierungsphase kalibriert, auf die Eigenschaften des Instrumentes im Orbit optimiert und gemeinsam mit dem GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) die Datenqualität so stetig verbessert haben. Denn die Daten, die der Satellit zur Erde schickt, sind für den Nutzer nicht direkt verwendbar. Nur wenn sie weiterverarbeitet, also kalibriert, mit Lage- und Positionsbestimmungen versehen sowie die Einflüsse der Atmosphäre korrigiert werden, können die Nutzer am Ende quantitative und qualitative Aussagen aus den Produkten ziehen.

Ab sofort können Forscherinnen und Forscher weltweit ihre Anfragen beim DLR einreichen. Auf archivierte Daten kann unmittelbar kostenfrei zugegriffen werden. Ein Konsortium unter Leitung der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR und des GFZ prüft die Beobachtungsanträge, die aus den Bereichen Einflüsse des Klimawandels, Veränderungen der Landbedeckung und Oberflächenprozesse, Biodiversität und Ökosystem, Zugang zu Wasser und Wasserqualität, natürliche Ressourcen sowie Katastrophenmanagement kommen können. Auch für die „International Charter Space and Major Disasters“ zur kurzfristigen Notfallunterstützung im Katastrophenfall wird EnMAP auf Anfrage wichtige Daten liefern und so die Rettungskräfte weltweit unterstützen. Besonders wichtig erachtet die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR die langfristige Überwachung von Umweltveränderungen. Daher wird diesem Themenkomplex ab Start der Routinephase der Mission Priorität bei der Auswahl zukünftiger Beobachtungen eingeräumt.

Auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft
Der Landwirtschaft kommt in unserer Gesellschaft eine bedeutende Rolle in den Bereichen der Nahrungsmittelversorgung, aber auch in der Baustoff- und Energieversorgung zu. Mit EnMAP eröffnen sich nun neue Möglichkeiten für die Präzisionslandwirtschaft und das landwirtschaftliche Monitoring. Denn seine spektral hochaufgelösten Daten enthalten wichtige Informationen über den Zustand und die Gesundheit von Nutzpflanzen. Am 28. Juli 2022 machte EnMAP bereits während der Kommissionierungsphase eine Aufnahme vom nördlichen Raum Münchens. Unter der Verwendung von effizienten Algorithmen und modernen Techniken des maschinellen Lernens konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Departments für Geographie an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) erstmalig biophysikalische und biochemische Pflanzeneigenschaften großflächig quantifizieren und kartieren. Durch eine wachsende Weltbevölkerung und gleichzeitig starke Umwelteinflüsse der Landwirtschaft, zum Beispiel die Emission klimawirksamer Gase betreffend, steigt die Nachfrage nach landwirtschaftlicher Produktion. Vor diesem Hintergrund können die neuen Informationen in landwirtschaftlichen Managementsystemen genutzt werden, um die Ressourceneffizienz und die Nachhaltigkeit der erforderlichen Ertragsoptimierung zu unterstützen.

Mit EnMAP „verräterischen Methanfahnen“ auf der Spur
Die Produktion fossiler Brennstoffe – hauptsächlich Öl- und Gasförderung sowie Kohlebergbau – ist für große Teile der menschengemachten Methanemissionen verantwortlich. Sie treten häufig als „Methanfahnen“ auf, die von punktförmigen Quellen ausgestoßen werden. Diese relativ kleinen Oberflächenelemente setzen verhältnismäßig große Gasmengen frei und hinterlassen damit eine verräterische Spur in der Atmosphäre. Erkennt man diese Spur schnell, dann kann man die Ursache rasch entfernen und damit die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre bedeutend verringern. Mit weltraumgestützten, bildgebenden Spektrometern wie EnMAP lassen sich diese Methanemissionen am besten weltweit und flächendeckend überwachen. Das Potenzial der deutschen Umweltmission zur Kartierung dieser Methanfahnen wurde durch erste Messungen in der Kommissionierungsphase bereits bestätigt. Bei diesen Aufnahmen wurden Öl- und Gasförderbecken im südlichen Teil Turkmenistans von EnMAP am 6. Oktober 2022 erfasst. Gleich mehrere aktive Methan-Punktquellen in dieser Region haben Forscherinnen und Forscher vom Research Institute of Water and Environmental Engineering (IIAMA) der Universitat Politècnica de València anhand abgeleiteter EnMAP-Karten zur Erhöhung der Methankonzentration entdeckt.

Einblicke in die Geologie des größten Erosionskraters der Welt
In der israelischen Wüste Negev liegt der größte, durch natürliche Erosion entstandene Krater der Welt – das Makhtesh-Ramon-Basin. In den letzten 220 Millionen Jahren hat sich das weichere Gestein wie beispielsweise Sandstein aus den Flächen härterer Sorten wie Kalkstein und Dolomit herausgewaschen, weggeschwemmt und einen einzigartigen Krater geschaffen. Dieser Nationalpark, der zu den trockensten Gegenden auf unserem Planeten gehört, ist ein Sammelbecken für Fossilien, urzeitliche Vulkankegel, Magmaspalten und -kammern sowie versteinerte Korallenriffe – aber vor allem für Mineralien, die in größter Vielfalt und Fülle dort im Gestein einlagern. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessieren sich besonders für diese geologische Einheiten einschließlich Sandstein, eisenoxidreiche Gesteine, Gips, Kalkstein, Dolomit, Tonminerale – wie das Schichtsilikat Kaolinit – und bereits tief in der Erde abgekühlte (plutonisch), kristalline Gesteinseinheiten. Mit dem bloßen Auge sind der Sandstein und die an die Oberfläche „gewanderten“, plutonisch kristallinen Gesteinseinheiten zwar sichtbar. Doch was verbirgt sich darunter? Welche Mengen an Gestein und Mineralien lagern dort im Felsen? Und wie sind diese Einheiten verteilt? Diesen Fragen ist EnMAP zusammen mit Forschenden des Remote Sensing Laboratory der Universität Tel-Aviv auf den Grund gegangen.

Deren Daten aus der Kommissionierungsphase des Satelliten, die vom DLR-Bodensegment prozessiert, bereitgestellt und mit dem GFZ zusammen aufbereitet wurden, geben einen guten Vorgeschmack auf die hohe Qualität der Daten, die wir während der Betriebsphase erwarten können. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten sehr genau zwischen verschiedenen Gesteinsarten (zum Beispiel Dolomit oder Kalkstein) und Mineralien (wie Tone, Sulfate) sowie Variationen innerhalb von Mineralarten aus einem Streifen von vierzig mal sieben Kilometern unterscheiden und sich ein gutes Bild von der Menge und Verteilung der kartierten Einheiten im Vergleich zu flugzeug- und bodengestützten Daten machen – Wissen, dass ohne hyperspektrale EnMAP-Bilder aus dem All gar nicht möglich wäre.

Wasserqualität im Bodensee vom All aus überwachen
Als größtes Wasserreservoir Europas spendet der Bodensee Millionen von Menschen Trinkwasser. Doch in den Monaten Juli und August 2022 erreichte der See einen traurigen Tiefststand: Bedingt durch eine lange Trockenheit in Zeiten des Klimawandels wurde am 9. August 2022 ein sehr niedriger Wasserstand von nur 3,05 Metern in Konstanz gemeldet – nur vier Zentimeter über dem saisonalen Rekord. Die Folge: Je flacher das Wasser, desto schneller erwärmt es sich. Daraufhin wurden an einigen Stellen Sedimente an die Wasseroberfläche gespült und es bildeten sich grüne Algenteppiche in riesigem Ausmaß.

Diese Teppiche wachsen besonders schnell, wo es viele Nährstoffe gibt und das Wasser warm ist. Um einen Überblick über das exzessive Algenwachstum zu bekommen, hat EnMAP am 1. August 2022 in der Kommissionierungsphase den Bodensee und seine Chlorophyll-a-Konzentration aus dem All unter die Lupe genommen. Die vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) ausgewerteten Daten dieses wichtigen Pflanzenfarbstoffs geben Aufschluss über die Photosynthese und damit über das Wachstum der Algen. Die satellitengestützten Datensätze zur Verbreitung und Produktivität verschiedener Phytoplanktongruppen sind äußerst wertvoll für die Überwachung der Wasserqualität von Binnengewässern und deren Nutzung als Wasser- und Nahrungsquelle sowie als Naherholungsgebiet.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen führt den Satellitenbetrieb durch und überwacht ihn. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das Institut für Methodik der Fernerkundung empfangen, kalibrieren und prozessieren, archivieren und machen die Satellitendaten der Wissenschaft zugänglich. Auch Firmen und Behörden werden die Daten verwenden und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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Quelle: DFKI 25. Oktober 2022.

Wie kann Künstliche Intelligenz dem Agrarsektor helfen?
In unserer heutigen Zeit kristallisieren sich ökologische Herausforderungen auf globaler Ebene heraus, die durch die Ernährungskrise, Kriege und den Folgen des Klimawandels Gestalt annehmen. Mehr Transparenz und Hilfestellungen für die Landwirtschaft sind erforderlich, um aktiv auf Veränderungen reagieren und Krisenmanagement im Agrarsektor erfolgreich durchführen zu können. Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) möchte mit seiner Forschung einen wichtigen Teil zur Problemlösung beitragen und hat in Kooperation mit der European Space Agency (ESA) das Projekt Yield Consortium ins Leben gerufen. Das Konsortium ist Bestandteil der Forschungskooperation AI4EO Solution Factory, die von der ESA im Rahmen des „ESA InCubed Programme“ gefördert wird und praxisorientiert an neuen Lösungen auf Basis von Satellitendaten für Wirtschaft und Industrie arbeitet.

Perspektivwechsel ermöglicht zuverlässige Ertragsvorhersagen
Das Potenzial des Yield Consortium Projekts liegt darin, auf Veränderungen von landwirtschaftlichen Erträgen proaktiv reagieren zu können. Es werden Satellitendaten genutzt, um zuverlässig und frühzeitig Erträge vorherzusagen. Dieser Modellierungsprozess wird von den Industriepartnern begleitet und durch ihre komplementierende Expertise in den Bereichen Finance, Agronomie und Erntetechnologie unterstützt.

Die Ertragsvorhersagen ermöglichen perspektivisch neue Versicherungslösungen und können Verlustschätzungen besser kalkulieren, hinsichtlich Bewässerung, Pflanzenschutz, Düngung und wirtschaftlicher Planung. Vorteilhaft sind diese Vorhersagen nicht nur für Politik und Industrie, sondern auch für Landwirte selbst. Sie können ihnen dabei helfen, ihre Anbaumethoden zu optimieren und den Pflanzenschutz zu verbessern.

Vom KI-Prototypen zum praktischen Tool für dir Landwirtschaft
In kurzer Zeit ist es dem interdisziplinären Team gelungen, nach den Anforderungen der Industriepartner ein erstes End-to-End Modell zu entwickeln, welches bereits erfolgreich in der Praxis getestet wurde. Zurzeit können Ertragsvorhersagen in Deutschland für Weizen und Raps und in Südamerika, Argentinien und Uruguay für Sojabohnen bestimmt werden. Dies geschieht auf Basis von Satellitendaten. Wetterdaten, Daten zur Bodenbeschaffenheit, agronomische Informationen zu Pflanzenwachstumsphasen und digitale Höhenmodelle sind indessen im Modell integriert.

Die Ertragsvorhersagen werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen. Zum einen können Erträge bis 120 Tage vor der Ernte bestimmt werden. Zum anderen werden landwirtschaftliche Ertragsprognosen zum Zeitpunkt der Ernte gegeben. Je dichter der Zeitpunkt der Ernte ist, desto genauer kann auch die Vorhersage getroffen werden. Elementare Fragestellungen im Bereich Erntelogistik und Getreidevermarktung können leichter beantwortet werden wie: Welcher Ort ist geeignet für die individuelle Anbaupflanze? Was für Erträge erwarten wir in der Saison? Wie viel Dünger und Pflanzenschutzmittel sollten eingesetzt werden? All das sind Fragen, deren Antworten einen erheblichen Einfluss auf die Maximierung von Erträgen haben.

„Ein Modell soll konzipiert werden, das global für alle wichtigen Anbaupflanzen Vorhersagen treffen kann“
„Unser Ziel ist es, Erträge in der Landwirtschaft möglichst präzise vorherzusagen. Sie sollen Landwirten bei ihrer alltäglichen Arbeit helfen. Die Modelle möchten wir schrittweise auf weitere Länder ausdehnen, weitere Anbaupflanzen berücksichtigen und bestehende Modelle verbessern. Anschließend soll ein Modell konzipiert werden, das global für alle wichtigen Anbaupflanzen Vorhersagen treffen kann“, so Dr. Marlon Nuske von der AI4EO Solution Factory.

Die Perspektive aus dem Weltraum ermöglicht eine nachhaltige Ernte
DFKI-Forscherin Dr. Michaela Vollmer gibt einen Einblick in die Praxis: „Der Mähdrescher erntet ein Feld und misst hochauflösend und fortlaufend den Ertrag in Tonnen pro Hektar, der einem Ursprungsort im Feld zugeordnet werden kann. Anhand von gemessenen Erntepunkten, den ‚Geo Locations‘, können wir auf Sub-Feld-Ebene sehen, wie hoch der Ertrag auf einem Feld punktuell ist. Mit diesen hochauflösenden Daten können wir Satellitenbilder aus dem Weltraum mit einer 10 x 10 Meter-Pixel-Auflösung abgleichen. Das hat zum Vorteil, dass unser Machine Learning Modell optimal trainiert werden kann. So können individuelle Maßnahmen auf dem Feld von Landwirten eingeleitet werden.“

„Wir sind nach wie vor auf der Suche nach weiteren Kooperationspartnern, die hochwertige Ertragskarten bereitstellen können“
Um das Modell weiterzuentwickeln, liegt es im Interesse des Teams, zusätzliche Ertragsdaten zu akquirieren: „Für den Erwerb von Ertragsdaten haben wir bereits erfolgreiche Kooperationen mit den landwirtschaftsbezogenen Unternehmen Smartway und Manexa etabliert. Wir sind aber nach wie vor auf der Suche nach weiteren Kooperationspartnern, die hochwertige Ertragskarten bereitstellen können.“, so Dr. Marlon Nuske.

„Der Erfolg des Yield Consortium wird uns helfen, weitere Industriepartner aus anderen Themenfeldern für unsere Forschung, Implementierung und erfolgreiche Modellentwicklung begeistern zu können“
Prof. Dr. Andreas Dengel, Geschäftsführender Direktor des DFKI in Kaiserslautern und Leiter des Forschungsbereichs Smarte Daten & Wissensdienste: „Der Erfolg des Yield Consortium wird uns helfen, weitere Industriepartner aus anderen Themenfeldern für unsere Forschung, Implementierung und erfolgreiche Modellentwicklung begeistern zu können. Die Kombination aus dem Wissen über KI und Earth Observation geht im Projekt über die Grundlagenforschung hinaus. Durch den fortwährenden Austausch mit den Industriepartnern gelingt es uns am DFKI in den sogenannten TransferLabs das Wissen auf verschiedene Anwendungsbereiche zu übertragen. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit weiteren Partnern aus anderen industriellen Bereichen.“

Good to know / Der Einfluss des Klimawandels auf die Landwirtschaft
Der Agrarsektor und die globale Ernährungssicherheit stehen heute vor weltweiten Herausforderungen. Kaum ein anderer Sektor ist von klimatischen Faktoren so abhängig und von den Auswirkungen des Klimawandels direkt betroffen: Flächenversiegelungen, sich ändernde Temperaturen, Wetterereignisse wie Starkregen, Hitzewellen oder Waldbrände im Zuge des globalen Klimawandels sind nur einige der ernstzunehmenden Phänomene. Zwar hat es extreme Wetterereignisse schon immer gegeben. Seit den letzten Jahren häufen sich die Folgen des Klimawandels allerdings im rasanten Tempo. Die kontinuierlich freigesetzten Treibhausgase beeinflussen beispielsweise schon jetzt den Anbau von Mais, Weizen und Reis. Traditionell können Landwirte durch ihre langjährige Erfahrung im Bereich des Ackerbaus Prognosen treffen, welche Pflanze sie wo anbauen sollten. In Zukunft wird dies jedoch ohne frühzeitige Hilfestellungen durch saisonales Management und Risikominimierung nur schwer umsetzbar sein, da sich die Erträge verschieben und unkalkulierbar werden.

Gesamtgesellschaftliche Herausforderungen werden zum jetzigen Zeitpunkt hinsichtlich der Ernährungssicherheit auch deutlich spürbarer. Die Welternährungskrise, ausgelöst durch drohende Ausfälle oder gar fehlende Getreideexporte aus Kriegsgebieten, verweist auf folgenreiche Konsequenzen für den Agrarsektor. Um diese bedrohlichen Szenarien besser beurteilen zu können, helfen fundierte Informationen über landwirtschaftliche Erträge. Das Projekt Yield Consortium möchte mit KI-Modellen jene Ertragsvorhersagen liefern und saisonales Management vereinfachen.

Die AI4EO Solution Factory
Die AI4EO Solution Factory wurde im Herbst 2021 im Rahmen des „ESA InCubed Programme“ gegründet. Die KI-Fabrik wurde eröffnet, um die Potentiale der Erdbeobachtung mittels Künstlicher Intelligenz für die Industrie nutzbar zu machen. Denn die Möglichkeiten der Erdbeobachtung sind so grenzenlos wie das Weltall selbst. So wird für jeden Kunden eine spezielle Lösung herausgearbeitet. Gleichzeitig werden die Synergien in verschiedenen Anwendungsfeldern genutzt, indem eine Basis auf der Programmseite geschaffen wird und die Programmteile in einem Transfer-Ökosystem wiederverwendet werden.

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• KI und Raumfahrt

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Quelle: Syngenta (28. September 2022) via Business Wire (29. September 2022).

Basel, Schweiz –(BUSINESS WIRE)– Schädliche Nematoden, die sich von Pflanzenwurzeln ernähren, können weltweit Schäden in Milliardenhöhe an Nutzpflanzen verursachen. Syngenta Crop Protection, ein weltweit führendes Unternehmen im Agrarbereich, bringt heute die weltweit erste kommerzielle digitale Lösung auf den Markt, die den Befall mit pflanzenparasitären Nematoden in Sojakulturen durch die Analyse von Satellitenfotos diagnostiziert. Dies ist ein Durchbruch bei der Bekämpfung dieses verheerenden Schädlings und ein Ergebnis der Bemühungen von Syngenta, Landwirten weltweit ein wachsendes Portfolio an digitalen und präzisen Landwirtschaftslösungen anzubieten.

Pflanzenparasitische Nematoden sind mikroskopisch kleine Parasiten, die im Boden leben und sich von Pflanzenwurzeln ernähren. Sie bilden Eingangspforten für weitere Pilzinfektionen und bedrohen die Pflanzengesundheit, die Erntequalität und den Ertrag. Die schädlichen Nematoden verursachen jedes Jahr weltweit Ernteverluste in Höhe von 150 Milliarden USD.

Das neue digitale Tool nutzt einen speziell entwickelten Algorithmus zur Analyse von Satellitenbildern von Feldern, um Gebiete mit starkem Befall zu identifizieren und mögliche Verluste durch diese mikroskopischen Parasiten abzuschätzen. Mithilfe des Tools können Landwirte ihre Anbaumaßnahmen schnell anpassen und so Ertragseinbußen vermeiden, den Einsatz von Betriebsmitteln optimieren und die Nachhaltigkeit ihrer Betriebe verbessern.

Syngenta wird diese Dienstleistung zunächst Sojabohnen-Landwirten in Brasilien zur Verfügung stellen, wo das Unternehmen bereits eine umfangreiche Palette an modernen digitalen Lösungen anbietet. Sojabohnen sind eine der wichtigsten Nutzpflanzen der Welt, da sie für die Nahrungsmittelproduktion von entscheidender Bedeutung sind. Auf Brasilien entfallen rund 35 Prozent der weltweiten Sojaproduktion. In Brasilien verursachen pflanzenparasitäre Nematoden geschätzte Verluste in der Sojaproduktion in Höhe von mehr als 5,4 Milliarden USD pro Jahr. Bislang war die Bedrohung durch schädliche Nematoden weitgehend unsichtbar und unzureichend erforscht. Schätzungen zufolge verlieren brasilianische Landwirte in stark befallenen Gebieten bis zu 30 Prozent ihrer Erträge.

„Schädliche Nematoden, die Nutzpflanzen zerstören, sind eine große Bedrohung für die Landwirte und die Ernährungssicherheit. Syngenta setzt modernste digitale Lösungen ein, um diese Schädlinge zu bekämpfen“, sagte Jeff Rowe, President Global Crop Protection. „Wir freuen uns, dieses Produkt in Brasilien einzuführen. Es besteht ein großes Potenzial, diese Lösung auf andere Länder und Kulturen auszuweiten und die Entscheidungsmöglichkeiten der Landwirte zu verbessern.“

Diese einzigartige Innovation ist das Ergebnis einer mehrjährigen Zusammenarbeit mit dem in der Schweiz ansässigen AgTech-Startup Gamaya SA – einem Spin-off der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne -, das sein hochspezialisiertes Know-how in der Algorithmenentwicklung mit dem agronomischen und pflanzenbaulichen Wissen von Syngenta kombiniert. Syngenta integriert diese fortschrittliche digitale Lösung in ihre eigene digitale Technologieplattform, CROPWISE^TM .

„Bei Syngenta werden wir weiterhin in maschinelles Lernen und Data Science investieren, um weitere bahnbrechende Angebote für Landwirte zu entwickeln“, sagte Feroz Sheikh, Chief Information and Digital Officer der Syngenta Gruppe. „Diese Technologie ist eine großartige Ergänzung zu unserer Plattform CROPWISE^TM , die bereits fast 200 Millionen Hektar Land digital vernetzt. Sie unterstreicht unser Engagement, in Anbieter im AgTech-Bereich zu investieren und mit ihnen zusammenzuarbeiten.“

Die Einführung der digitalen Nematodendiagnose und -kartierung erfolgt im Zuge der weltweiten Markteinführung von TYMIRIUM® , einem Nematizid und Fungizid der nächsten Generation für Saatgut und Boden, das Landwirten helfen kann, ihre Ernteerträge zu maximieren und gleichzeitig die Artenvielfalt und Gesundheit des Bodens zu erhalten.

Über Syngenta
Syngenta ist eines der weltweit führenden Agrarunternehmen und besteht aus Syngenta Crop Protection und Syngenta Seeds. Unser Ziel ist es, die Welt sicher zu ernähren und gleichzeitig unseren Planeten zu schützen. Unser Ziel ist es, die Nachhaltigkeit, Qualität und Sicherheit in der Landwirtschaft mit erstklassiger Wissenschaft und innovativen Pflanzenschutzlösungen zu verbessern. Unsere Technologien ermöglichen Millionen von Landwirten auf der ganzen Welt, die begrenzten landwirtschaftlichen Ressourcen besser zu nutzen. Syngenta Crop Protection und Syngenta Seeds sind Teil der Syngenta Gruppe. In mehr als 100 Ländern arbeiten wir daran, den Anbau von Nutzpflanzen zu verändern. Durch Partnerschaften, Zusammenarbeit und den Plan für verantwortungsvolles Wachstum wollen wir Innovationen für Landwirte und die Natur vorantreiben, eine regenerative Landwirtschaft anstreben, Menschen helfen, sicher und gesund zu bleiben, und Partnerschaften eingehen, die Wirkung zeigen.

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• Planet Erde

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