Neue Messflüge in Bayern für eine verbesserte Erdbeobachtung

Bei München startete im Frühjahr und Sommer 2025 eine außergewöhnliche Forschungsaktion: Teams aus verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen sammelten in einer viermonatigen Kampagne umfangreiche Daten aus der Luft, am Boden und im All, um die Erdbeobachtung der Zukunft vorzubereiten. Ziel war es, wertvolle Informationen für die geplanten europäischen Umweltmissionen ROSE-L und CHIME zu gewinnen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordinierte die gesamte CROPEX25-Messreihe im Auftrag der europäischen Weltraumagentur ESA. Das gesammelte Datenmaterial soll die Entwicklung neuer Analyseverfahren für landwirtschaftliche Erdbeobachtung beschleunigen, nachhaltigere Agrarsysteme ermöglichen und einen Beitrag zur globalen Ernährungssicherheit leisten.

Ein zentrales Anliegen der Forscherinnen und Forscher war es, die Gesundheit der Ackerböden besser zu verstehen und Veränderungen möglichst früh zu erkennen. Dafür wurde im Rahmen der CROPEX25-Aktion eine landwirtschaftlich geprägte Testregion bei Puch nahe München durch verschiedene Sensoren begleitet – regelmäßig über einen gesamten Vegetationszyklus hinweg. Zum Einsatz kamen dabei Forschungsflugzeuge, Spezialkameras und Radarsysteme, die mehrmals pro Woche präzise Überflüge vornahmen. Ziel von CROPEX25 war es, landwirtschaftliche Flächen so exakt wie nie zuvor zu erfassen, um künftig aus Satellitensicht noch zuverlässiger Daten etwa zu Bodenfeuchte, Biomasse oder Vegetationsbedeckung zu erhalten.

Satellitenmissionen im Praxistest: CROPEX25 als Wegbereiter

Die wissenschaftlichen Aktivitäten rund um CROPEX25 wurden vom DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München sowie dem Helmholtz-Zentrum für Geowissenschaften (GFZ) durchgeführt. Besonders im Fokus standen die leistungsstarken Radarsensoren des DLR, mit denen das Untersuchungsgebiet in einem Turnus von sechs Tagen überflogen wurde – exakt im Rhythmus der künftigen ROSE-L-Satellitenmission. Der Start dieser Mission ist für Anfang 2029 geplant. Während der Kampagne entstanden mit dem F-SAR-System einmalige Datensätze in vier Frequenzbereichen, insgesamt bei 23 Flügen. Die Radarcrew dokumentierte zum Teil sogar drei Tageszeiten, um tageszeitliche Schwankungen im Pflanzen- und Bodenstatus einzufangen und besser zu verstehen. Für diese Flüge nutzte das Team das DLR-Forschungsflugzeug Dornier Do228-212, das sogar für diesen Einsatz speziell umgebaut und ausgestattet wurde.

Parallel zu den Radarmessflügen erhoben Expertenteams der LMU detaillierte Messdaten am Boden. Diese umfassten unter anderem Werte zu Bodenfeuchtigkeit, Beschaffenheit der Oberfläche und Pflanzen-Biomasse. Zusätzlich setzte das DLR Earth Observation Center (EOC) das spezielle HySpex-Kamerasystem sowie Drohnen und verschiedene Spektrometer ein. Das so entstandene, breit gefächerte Datenpaket dient den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern dazu, die Algorithmen für die künftige CHIME-Mission gezielt weiterzuentwickeln.

Erdbeobachtungen: neue Vergleichsdaten 

Ein sogenanntes Scatterometer der ESA kam zusätzlich über einem Weizenfeld zum Einsatz sowie multi- und hyperspektrale Sensoren des DLR. Diese Systeme lieferten essenzielle Daten über Variationen in Boden und Vegetation. Die erhobenen HySpex-Aufnahmen erlauben es, beispielsweise die oberirdische Biomasse, die Ausbreitung der Vegetationsdecke und die Bodenfeuchtigkeit exakt zu quantifizieren.

Vergleichsdaten zu bestehenden Satelliten wie Sentinel-2 oder EnMAP geben dem Projekt den direkten Bezug zur aktuellen Satellitentechnik, ermöglichen aber auch Ausblicke auf Verbesserungen der nächsten Generation. Insgesamt wurden 15 Versuchsflächen in einer Region untersucht, die vorrangig landwirtschaftlich genutzt wird und sich durch große Vielfalt in den Kulturen auszeichnet. Die Kooperation mit den Bayerischen Staatsgütern, einem Betrieb des Freistaats Bayer, ermöglichte einen ungestörten Zugang zu den Feldern und sicherte die umfassende Datenerhebung für CROPEX25.

Bessere Erdbeobachtungen dank Kooperation

Das Besondere an CROPEX25 ist die Verknüpfung verschiedenster Disziplinen: Die kooperierenden Institute bündeln ihre Fähigkeiten und Datenquellen, sodass ein bisher nie dagewesenes Bild des untersuchten Naturraums entstehen konnte. Die neue Datenvielfalt erlaubt zudem die Entwicklung fortschrittlicher Auswertungsverfahren, die einen Beitrag zur nachhaltigen Nutzung von Agrarlandschaften leisten sollen. Die Ergebnisse von CROPEX25 gehen damit weit über den bayerischen Testraum hinaus und setzen Maßstäbe für internationale Umweltforschung.

Die Erfahrungen aus der CROPEX25-Kampagne sind ein wichtiges Element für die nächste Generation satellitengestützter Erdbeobachtung. Mit gezielten Synergien zwischen verschiedenen Messmethoden zeigen CROPEX25 und seine Partner, wie neue Technik und intensive Zusammenarbeit die Umweltforschung verbessern können.