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Sich ein Bild von der Erde machen

US-SPACE-3D SAN DIEGO CALIFORNIA
(c) EPA (Nasa)
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Geodäsie. In Wien entsteht ein hochmodernes, internationales Datenzentrum zur Speicherung von Satellitenbildern. Damit sollen schnellere und genauere Klimaberechnungen möglich sein.

Nicht nur die Landwirtschaft hat Interesse an genauen Informationen über den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, auch für Klimaberechnungen oder Prognosen über die Verbreitung von Krankheiten sind diese Daten interessant. Seit einigen Jahren gibt es die Möglichkeit, Feuchtigkeitswerte des Bodens aus Satellitendaten zu berechnen. Die in den letzten Jahren steigende Genauigkeit der Satellitenbilder ist einerseits wünschenswert, schafft aber zugleich neue Herausforderungen für die Datenverarbeitung.

An der TU Wien wurde daher heuer ein Datenverarbeitungszentrum mit Zugang zum leistungsfähigsten Computer in Österreich, dem VSC (Vienna Scientific Cluster), gegründet. „Wir wissen alle aus dem Alltag, dass Mikrowellenstrahlung mit Wasser reagiert. Mikrowellenherde nutzen dieses Prinzip. Aus Mikrowellenbildern der Erdoberfläche lässt sich mithilfe dieses Effekts auf den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens schließen“, sagt Wolfgang Wagner vom Department für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien.

 

Stadt schirmt Strahlung ab

Die Messung des Feuchtigkeitsgehalts passiert so zwar relativ direkt, wie Wagner betont, ist aber dabei nicht trivial: Dichter Wald oder urbane Flächen schirmen die Strahlung ab, hier sind die Daten lückenhaft. Äcker oder Wiesen hingegen liefern gute Werte. Wagners Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Entwicklung der Algorithmen, die solche Faktoren berücksichtigen und auf die tatsächliche Feuchtigkeit rückschließen.

Die Rohdaten werden immer genauer, die Analyse dadurch aufwendiger: „Bisher haben wir die Satellitendaten direkt über das Internet bekommen. Inzwischen sind die Datenmengen allerdings so angewachsen, dass wir sie uns oft auf externen Disks per Post schicken lassen. Auch die Verarbeitung ist auf gewöhnlichen Rechnern nicht mehr möglich“, so Wagner.

Das liegt an der hohen Auflösung, die die Erdbeobachtungssatelliten des europäischen Programms Copernicus liefern: Mit einer Auflösung von zehn bis 20 Metern pro Pixel wird alle drei Tage die gesamte Erdoberfläche kartiert. Für die Forscher sind Mikrowellenbilder, aber auch die gewöhnlichen Satellitenbilder im optischen Bereich interessant. „Es entstehen so etwa zwei Terabyte pro Tag. Sammelt man die Daten über Jahre hinweg, sind es einige Petabytes, mit denen wir arbeiten.“ Für herkömmliche Rechner sei das zu viel, so Wagner. Aus diesem Grund wurde das Earth Observation Data Centre for Water Resources Monitoring (EODC) ins Leben gerufen, das Technologieministerium unterstützte in der Gründungsphase.

 

Bodenstationen liefern Daten

Das Zentrum verfügt dabei über keine eigenen Datenzentren, sondern bündelt verschiedene Ressourcen. An der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) entsteht die Infrastruktur, um Satellitendaten direkt von den Bodenstationen der Europäischen Raumfahrtsbehörde zu erhalten und vorzubearbeiten. An der TU Wien wiederum werden Speicherkapazitäten von zwei Petabyte geschaffen, die eng an den Großrechner VSC angebunden sind.

Wichtig sei, dass alle Partner einfach und effizient zugreifen können. Die Rede ist von einer Erdbeobachtungs-Datencloud, wo mehrere Datenzentren zu einer virtuellen Einheit verschmolzen werden. Einer dieser Partner ist das Climate Change Center Austria (CCCA), das 2011 als Anlaufstelle für Fragen der Klimaforschung gegründet wurde. Partner aus Ländern wie Italien, Frankreich und Holland sind ebenfalls im Boot, Ziel ist, ein internationales Zentrum für die Arbeit mit Klimadaten zu schaffen. Private Partner sind die Unternehmen Geoville und Catalysts.

LEXIKON

Copernicus ist ein Programm der Europäischen Raumfahrtagentur ESA und der EU. Im Rahmen von Copernicus soll gleich eine ganze Reihe neuer Erdbeobachtungssatelliten in den Orbit gebracht werden.

Sie heißen Sentinel Nummer eins bis fünf. Ziel ist, die Erdoberfläche mit unterschiedlichsten Messgeräten, von Radar bis UV, zu kartieren. Sentinel 1A ist im April 2014 gestartet.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 20.12.2014)