Lavaströme am Ätna © USGS

Eines der vielseitigsten Programme zur Beobachtung der Erde ist die LANDSAT-Reihe, ein Gemeinschaftsprojekt von NASA und US Geological Survey (USGS). Seit mehr als einem Vierteljahrhundert dokumentieren die LANDSAT-Satelliten die Erdoberfläche und helfen so, die komplexen Interaktionen zu verstehen, die für viele globale Veränderungen verantwortlich sind.

LANDSAT 1 wurde 1972 in eine Umlaufbahn gebracht und legte den Grundstein für eine umfassende, hochauflösende Beobachtung der Landoberfläche und ihrer umgebenden Küstenregionen. Der bisher letzte Himmelskörper dieser Reihe umkreist die Erde seit 1999 und soll fünf Jahre seinen Dienst verrichten. Die Vielzahl der möglichen Anwendungen machen LANDSAT einzigartig unter den erdbeobachtenden Satelliten. Die Aufnahmen dieser Erdtrabanten wurden bisher für alle möglichen Anwendungsgebiete genutzt: von der Beobachtung der Zu- und Abnahme der Gletscher über die Kontrolle der Wasserqualität in Seen und Küstenregionen bis hin zur Kartierung der Packeisausdehnung oder der Waldbedeckung in bestimmten Regionen.

LANDSAT 7, der sich auf einer Umlaufbahn in 705 Kilometern Höhe befindet, umkreist alle 16 Tage die Erde und deckt in dieser Zeit den gesamten Globus mit seinen Beobachtungen ab. Die Aufnahmen, die der Satellit dabei schießt, sind extrem detailreich. Können die geostationären Satelliten der GOES-Reihe nur Strukturen von vier Kilometern oder größer darstellen, so ist LANDSAT 7 in der Lage, Details mit einer Größe von nur 30 Metern darzustellen. Die von LANDSAT produzierten Bilder sind so gut, dass Geologen bei Vulkanausbrüchen beispielsweise die Lavaströme mit akkurater Genauigkeit kartieren können.

Die Qualität der Aufnahmen hängt von den Instrumenten ab, die ein Satellit mit sich trägt. LANDSAT 7 transportiert den sogenannten Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+). Dieser passive Sensor registriert die Sonnenstrahlung, die von der Erde reflektiert wird. Die Instrumente sind für mehrere Wellenlängen vom sichtbaren Licht bis zur Infrarotstrahlung sensitiv. Im Infrarotbereich besitzt LANDSAT 7 eine viel bessere Auflösung als seine Vorgänger. Daher sind besonders Beobachtungen über Temperaturverteilungen viel genauer.

Kalbender Eisberg © NASA

Die Wissenschaftler benutzen LANDSAT, um die Landoberfläche und die küstennahen Meeresbereiche zu beobachten und um zu untersuchen, wie bestimmte Umgebungen durch globale oder regionale Klimaveränderungen beeinflusst werden. Wichtige natürliche Vorgänge aber auch die Veränderungen durch den Menschen wie zum Beispiel Abholzung von Wäldern, landwirtschaftliche Nutzung, Erosion oder der Wasserstand in Trinkwasserreservoiren werden von LANDSAT dokumentiert. So wurde zum Beispiel durch LANDSAT-Aufnahmen deutlich, dass der Tschadsee heute nur noch ein Zwanzigstel seiner ursprünglichen Größe besitzt. Die Ursachen hierfür sind in Klimaänderungen und zunehmender Wasserentnahme durch die ansässige Bevölkerung zu suchen. Durch die wiederholte Beobachtung der gleichen Stelle lassen sich auch jahreszeitliche Veränderungen aufspüren.

Bilder von LANDSAT wurden auch dazu benutzt, die immer wiederkehrenden Eruptionen des Kilauea auf Hawaii zu untersuchen. Für die betroffenen Einwohner besonders wichtig ist die Kartierung von aktiven Lavaströmen, mit deren Hilfe die Menschen rechtzeitig vor der Lava gewarnt werden können. Mit Hilfe der empfindlichen Instrumente von LANDSAT können sogar aktive Lavaströme von älteren unterschieden werden, die schon in Abkühlung begriffen sind.

Waldbrände haben in den letzten Jahren zunehmend Bedeutung bei der Zerstörung von Ökosystemen erlangt. Ein wichtiger Faktor bei der Bekämpfung dieser Naturkatastrophen ist die Kenntnis über Menge und Feuchtigkeit der Biomasse am Boden, die die Nahrung für die Brände liefert. Mit diesen Informationen können die Helfer bei der Feuerbekämpfung möglicherweise gefährdete Gebiete besser vorhersagen, außerdem ist es möglich, die Menge an trockener Biomasse an gefährdeten Stellen zu reduzieren.

Mit Hilfe von LANDSAT-Aufnahmen konnte ein Verfahren entwickelt werden, bei dem unterschiedlich trockene Formen von Biomasse erkannt werden. Durch spektrale Analysen können die Wissenschaftler genau bestimmen, ob es sich bei der Vegetation um saftige Wiesen handelt oder um ausgedörrte Bäume, die eine Quelle für den nächsten Waldbrand sein könnten.