Landsat, USGEO, ESO: das amerikanische Erdbeobachtungsökosystem

Landsat: der historische Pfeiler und das funktionale Äquivalent

Mehr als fünfzig Jahre kontinuierlicher Archive

Das Landsat-Programm ist das älteste Satelliten-Erdbeobachtungsprogramm der Welt. Es wurde 1972 mit Landsat 1 gestartet und wird gemeinsam von NASA und USGS verwaltet. Seitdem liefert es eine kontinuierliche Aufzeichnung der Landoberfläche, was es zu einer weltweiten wissenschaftlichen Referenz macht[reference:0].

Im Jahr 2008 traf der USGS eine revolutionäre Entscheidung: das gesamte Landsat-Archiv der Öffentlichkeit kostenlos zugänglich zu machen. Diese Entscheidung beseitigte das größte historische Hindernis für die massenhafte Nutzung der Daten und ging der Öffnung der Copernicus-Daten um mehrere Jahre voraus[reference:1]. Heute wird Landsat oft als das funktionale Äquivalent von Sentinel-2 für die Beobachtung der Landflächen beschrieben, mit vergleichbaren räumlichen Auflösungen (15 bis 30 Meter) und einer ähnlichen Open-Data-Politik[reference:2].

Landsat Next: die Nachfolge ist gesichert

Das Programm bereitet sich bereits auf die Zeit nach Landsat 9 vor. Im Rahmen des Sustainable Land Imaging (SLI) entwickeln NASA und USGS Landsat Next, eine Konstellation aus drei Satelliten, die gemeinsam um 2030-2031 gestartet werden sollen. Diese Satelliten sollen etwa 15-mal mehr Daten sammeln als die aktuellen Missionen, mit einer reicheren spektralen Abdeckung und einer erhöhten Wiederbesuchsfrequenz[reference:3].

Die Tabelle der Landsat-Generationen

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Generationen von Landsat-Sensoren, ihre Eigenschaften und ihren wissenschaftlichen Beitrag zusammen.

Der Koordinationsrahmen: USGEO und der nationale Plan

Eine behördenübergreifende Governance

Wenn die Vereinigten Staaten kein einziges Programm haben, so verfügen sie doch über einen Koordinationsmechanismus: die United States Group on Earth Observations (USGEO). Sie wurde unter der Schirmherrschaft des NSTC und des Büros für Wissenschafts- und Technologiepolitik des Weißen Hauses (OSTP) gegründet und wird gemeinsam von NASA, NOAA und USGS geleitet[reference:4].

Die Aufgabe von USGEO besteht darin, die föderalen Aktivitäten der Erdbeobachtung zu planen, zu bewerten und zu koordinieren, die Dateninteroperabilität zu fördern und die Bedürfnisse der Nutzer zu ermitteln. Sie veröffentlicht regelmäßig einen Nationalen Plan für zivile Erdbeobachtungen, dessen letzte Ausgabe von Dezember 2024 stammt[reference:5]. Dieser Plan legt strategische Prioritäten fest und gewährleistet die Kohärenz des gesamten Systems.

Die wissenschaftlichen Missionen der NASA: EOS und ESO

Vom EOS-Programm zum Earth System Observatory

Über Landsat hinaus leitet die NASA ein umfangreiches Programm wissenschaftlicher Erdbeobachtungsmissionen. Das in den 1990er Jahren gestartete EOS-Programm (Earth Observing System) brachte ikonische Satelliten wie Terra und Aqua hervor, die mit dem MODIS-Sensor ausgestattet sind, einem Instrument mit 36 Spektralkanälen, das zu einer Referenz für die Untersuchung der Atmosphäre, der Ozeane und der Landflächen geworden ist[reference:6].

Die NASA bereitet nun das Earth System Observatory (ESO) vor, eine Reihe miteinander verbundener Missionen, die eine ganzheitliche, dreidimensionale Sicht der Erde vom Boden bis zur Atmosphärenspitze liefern sollen. Das ESO stützt sich auf fünf vorrangige Beobachtungsbereiche, die im Dekadenbericht der Nationalen Akademien der Wissenschaften identifiziert wurden: Oberflächenbiologie und -geologie, Aerosole, Wolken und Konvektion, Wassermassen und Eis sowie atmosphärische Winde[reference:7].

Die Tabelle der Flaggschiff-Missionen der NASA

Die folgende Tabelle stellt einige der wichtigsten wissenschaftlichen Missionen der NASA in der Erdbeobachtung vor, ob aktiv oder in Entwicklung.

Die operationellen Satelliten der NOAA

GOES und JPSS: Wetter und Klima im Dauerbetrieb

Die NOAA betreibt zwei komplementäre Satellitenfamilien. Die GOES (Geostationary Operational Environmental Satellites) liefern eine kontinuierliche Abdeckung der westlichen Hemisphäre aus einer geostationären Umlaufbahn, mit Bildern hoher zeitlicher Auflösung für die Wettervorhersage und die Verfolgung von Hurrikanen[reference:8].

Die JPSS (Joint Polar Satellite System) sind polarumlaufende Satelliten, die zweimal täglich eine globale Abdeckung bieten, mit wesentlichen Daten für die numerische Wettervorhersage, die Sturmverfolgung und die Klimaüberwachung[reference:9]. Diese Satelliten sind nicht „offen“ im Sinne von Copernicus, aber ihre Daten speisen öffentliche und kommerzielle Dienste weltweit.

Das kommerzielle Ökosystem: eine amerikanische Besonderheit

Planet, Maxar und die anderen

Einer der Hauptunterschiede zwischen dem amerikanischen Modell und Copernicus liegt im Gewicht des kommerziellen Sektors. Die Vereinigten Staaten beherbergen die größten privaten Erdbeobachtungskonstellationen der Welt: Planet Labs mit seinen Hunderten von Kleinsatelliten, Maxar (ehemals DigitalGlobe) mit seinen WorldView-Satelliten mit sehr hoher Auflösung (bis zu 0,31 Meter) sowie BlackSky und Capella Space für Radar[reference:10].

Die NASA und die US-Regierung integrieren diese Akteure über Programme zum Kauf kommerzieller Daten, wie das CSDA, in ihr System. Dieser hybride Ansatz, der öffentliche Missionen und private Fähigkeiten kombiniert, ist ein charakteristisches Merkmal des amerikanischen Modells[reference:11].

Stärken und Grenzen des amerikanischen Modells

Eine dezentrale, aber fragmentierte Macht

Das amerikanische Modell bietet erhebliche Vorteile. Landsat bietet eine unvergleichliche historische Tiefe mit mehr als fünfzig Jahren kontinuierlicher Archive. Die wissenschaftlichen Missionen der NASA verschieben die Grenzen des Wissens, während die Satelliten der NOAA eine tägliche operationelle Überwachung gewährleisten. Der kommerzielle Sektor schließlich bringt eine Reaktionsfähigkeit und Auflösung, die öffentliche Programme nicht immer erreichen können.

Aber diese Dezentralisierung hat eine Kehrseite: das Fehlen einer einzigen Marke, eines einzigen Portals und einer homogenen Datenpolitik. Nutzer, die Daten suchen, müssen zwischen Earthdata (NASA), USGS EarthExplorer, NOAA CLASS und kommerziellen Plattformen navigieren. Diese Fragmentierung, die es bei Copernicus nicht gibt, kann für bestimmte Anwendungen ein Hindernis darstellen.

Was man sich merken sollte

Die Vereinigten Staaten haben keinen „amerikanischen Copernicus“ im Sinne eines einzigen, zentralisierten Programms. Sie haben Besseres, oder zumindest Anderes: ein dezentrales Ökosystem, das den historischen Pfeiler Landsat, die wissenschaftlichen Missionen der NASA, die operationellen Satelliten der NOAA, die Koordination durch USGEO und die Kraft des kommerziellen Sektors vereint.

Dieses Modell hat seine Stärken, insbesondere die historische Tiefe und die Vielfalt der Sensoren, und seine Schwächen, insbesondere die Fragmentierung des Datenzugangs. Aber es hat seine Robustheit und seine Innovationsfähigkeit unter Beweis gestellt. In einer Zeit, in der Copernicus und CHEOS ihre eigenen Ökosysteme strukturieren, spielen die Vereinigten Staaten weiterhin eine führende Rolle – nicht mit einem einzigen Programm, sondern mit einer Netzwerkarchitektur, die eine weltweite Referenz bleibt.