VeggieH

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Im Rahmen des Vorhabens untersucht Airbus ausgehend von der Erfahrung mit laufenden Entwicklungen für Merlin und früheren Laserentwicklungen zusammen mit den Verbundpartnern LMU, GFZ und ILT die Machbarkeit der VeggieH Mission. Die KMU vH&S wird im Unterauftrag von ILT ihre spezifische Erfahrung für Laserelektronik beisteuern. Die geplante Mission orientiert sich am wissenschaftlichen Bedarf der Gesellschaft. Alle wichtigen Datenprodukte wurden als Ergebnis individueller Diskussionen mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft definiert. Darüber hinaus wurde dieses Konzept mit den Ergebnissen der Arbeitsgruppen des internationalen „Workshops on Earth Observation for Terrestrial Vegetation Structure“ bei der ESA abgestimmt. Die Satellitenmission VeggieH kombiniert Laserentfernungsmessung und hochauflösende multispektrale Bildgebung von Vegetation und Topografie weltweit, um das Verständnis wichtiger dreidimensionaler struktureller und biogeochemischer Dynamiken (4D) des globalen Kohlenstoffkreislaufs und kritischer Landoberflächenveränderungen zu verbessern.

Die Satellitenmission VeggieH kombiniert auf globaler Ebene hochpräzise Lasermessungen mit hochauflösender multispektraler Fernerkundung von Vegetation und Topographie, um das Monitoring des Erdsystems zu verbessern und das Verständnis wichtiger dreidimensionaler struktureller und biogeochemischer Dynamiken des globalen Kohlenstoffkreislaufs sowie kritischer Veränderungen an der Landoberfläche genauer zu erfassen.

VeggieH beantwortet drei wissenschaftliche Fragestellungen:

• Wie ist der Kohlenstoffspeicher in Wäldern global verteilt und wie verändert sich diese Verteilung?
• Welche Auswirkungen haben Klimawandel und anthropogene Einflüsse auf Vegetationsstruktur, -wachstum und Störungsereignisse?
• Welches Ausmaß und welche Folgen haben kritische Veränderungen der Landoberfläche für Mensch, Umwelt und Klima?

Zur Beantwortung dieser Fragen kombiniert VeggieH Lasermessungen und multispektrale Bildgebung, um sowohl strukturelle als auch biogeochemische Eigenschaften von Vegetation und Landoberfläche mit hoher räumlicher Auflösung und kontinuierlicher zeitlicher Abdeckung zu erfassen. Diese Daten ermöglichen eine verbesserte Quantifizierung des in der Vegetation oberirdisch gespeicherten Kohlenstoffs sowie eine systematische Analyse der strukturellen und biogeochemischen Auswirkungen von Vegetationsstörungen und -regeneration. Darüber hinaus tragen sie zum Verständnis weiterer kritischer Veränderungen an der Landoberfläche bei, etwa klimabedingter Deformationen (z. B. Permafrostdegradation, Subsidenz) und extremer Ereignisse wie Brände, Erdbeben sowie Erdrutsche.

Zu den erfassten Parametern zählen unter anderem:

• Gelände- und Vegetationshöhe, vertikale Struktur, hochauflösende panchromatische und multispektrale Daten
• Wissenschaftliche Datenprodukte wie Biomasse, Bestandeshöhenveränderungen sowie Deformationen der Geländeoberfläche

Die durch VeggieH bereitgestellten Messungen sind neuartig und stellen einen wichtigen Fortschritt in der Erdbeobachtung dar, insbesondere durch:

• Die erstmalige Kombination von LIDAR- und multispektraler Fernerkundung in einem satellitengestützten Beobachtungssystem. Die Kombination der Sensoren ermöglicht eine integrierte Erfassung struktureller und biogeochemischer Variablen und reduziert entscheidende Unsicherheiten im Monitoring des Erdsystems. Die Interpretierbarkeit und Interoperabilität der Laserscanning-Daten wird durch die multispektralen Informationen erheblich verbessert, insbesondere hinsichtlich der Bestimmung von Vegetationstypen, Charakterisierung von Flächen und Positionsbestimmung.
• Die Entwicklung eines neuartigen LIDAR-Systems, das hinsichtlich Leistung, Auflösung und Messgenauigkeit neue Standards für satellitengestützte 3D-Fernerkundung von Vegetation und Oberflächenstruktur setzt.
• Die Optimierung der LIDAR-Akquisitionsstrategie im Vergleich zu bestehenden Systemen, mit dem Ziel von wiederholten Messungen entlang reproduzierbarer Bodenspuren und der Generierung konsistenter Zeitreihen. Dies erlaubt eine systematischere Erfassung von Störungs- und Erholungsprozessen in der Vegetation und eine verbesserte Integration mit Zeitreihen anderer Satellitenmissionen wie Landsat und Sentinel.
• Die Möglichkeit der direkten Entfernungsbestimmung mittels LIDAR erlaubt eine präzise Kalibrierung von Höhenmessungen und Biomasse basierend auf SAR-Daten. Darüber hinaus ermöglicht LIDAR eine höhere räumliche Detailgenauigkeit als etwa die BIOMASS-Mission, und die Einbindung in bestehende nationale Monitoring-Systeme mit Airborne und terrestrischem LIDAR ist unkompliziert.
• Die Funktion von VeggieH als komplementäre Erweiterung zur NASA-GEDI-Mission. Mit globaler Abdeckung aller Waldtypen ergänzt VeggieH die seit 2019 verfügbaren GEDI-Daten durch zusätzliche Zeitreihen aus Messungen jenseits von 51,6° geographischer Breite und leistet einen wesentlichen Beitrag zur langfristigen Fortführung satellitengestützter LIDAR-Beobachtungen –mit Potenzial für eine Integration in das europäische Copernicus-Programm.

Neben dem wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn leistet VeggieH auch bedeutende Beiträge für zentrale politische Initiativen, wie etwa das Monitoring und die Berichterstattung im Rahmen des Pariser Klimaabkommens (z. B. UNFCCC Global Stocktake, nationale Berichtspflichten) sowie neuer europäischer Gesetzesinitiativen im Rahmen des EU Green Deal, darunter das Gesetz zur Wiederherstellung der Natur, die Verordnung über Kohlenstoffabbau und -landwirtschaft (CRCF), sowie die LULUCF-Verordnung (Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft). Die freie und offene Datenpolitik der Mission erhöht die Nutzbarkeit der Daten für eine Vielzahl von Interessensgruppen und stärkt Transparenz und Verantwortlichkeit in einer klima- und umweltgerechten Landnutzung sowie nachhaltigen Landbewirtschaftung.