Wälder, oft als „Lunge der Erde“ bezeichnet, sind für die Regulierung des globalen Klimas unerlässlich, da sie enorme Mengen an Kohlendioxid absorbieren. Wissenschaftler hatten jedoch Schwierigkeiten, die genaue Menge des von Bäumen gespeicherten Kohlenstoffs und deren zeitliche Veränderungen zu bestimmen. Der Start des Biomass-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) am 29. April 2025 markierte einen wichtigen Meilenstein bei der Lösung dieser Herausforderung. Mithilfe hochauflösender Satellitenbilder können Wissenschaftler nun verborgene Kohlenstoffmuster in der Waldbiomasse aufdecken und so beispiellose Einblicke in den globalen Kohlenstoffkreislauf gewinnen. Dieser Blogbeitrag untersucht, wie die Satellitenbildtechnologie unser Verständnis der Waldbiomasse verändert und welchen Beitrag sie zum Klimaschutz leistet.

Die Bedeutung der Wälder im Kohlenstoffkreislauf

Wälder gehören zu den größten Kohlenstoffspeichern der Erde und bedecken etwa 31 % der Erdoberfläche . Laut NASA sind Wälder unerlässlich für den Ausgleich von Treibhausgasemissionen, da sie jährlich über 7.6 Milliarden Tonnen Kohlendioxid absorbieren . Diese Fähigkeit ist jedoch durch menschliche Eingriffe wie Abholzung und Klimawandel gefährdet. Verborgene Kohlenstofftrends in der Waldbiomasse – wie etwa Verschiebungen der Kohlenstoffspeicherung durch Waldwachstum oder -verlust – sind schwer genau zu messen, insbesondere in dichten, abgelegenen Tropenwäldern wie dem Amazonas, dem Kongo und den indonesischen Regenwäldern, die fast 50 % des in der globalen Vegetation gespeicherten Kohlenstoffs enthalten.

Das Fällen und Wiegen von Bäumen sind zwei zeitaufwändige und unpraktische traditionelle Methoden zur Bestimmung der Waldbiomasse für groß angelegte Untersuchungen. Zudem sind bodengestützte Messungen in dicht besiedelten oder schwer zugänglichen Gebieten nur begrenzt möglich. Eine Lösung bieten Satellitenbilder, die Forschern zuverlässige, weltweite Daten liefern, mit denen sie verborgene Kohlenstofftrends in der Waldbiomasse mit bisher unerreichter Genauigkeit verfolgen können.

Der Biomassesatellit: Ein Wendepunkt in der Waldüberwachung

Der ESA-Satellit Biomass, der am 29. April 2025 von Kourou in Französisch-Guyana mit einer Vega-C-Rakete gestartet wurde, ist der erste seiner Art, der ein P-Band-SAR (Synthetic Aperture Radar) nutzt. Dieses Radar mit einer Wellenlänge von etwa 70 cm kann dichte Baumkronen und Wolken durchdringen und so die holzigen Teile von Bäumen – Stämme und große Äste – messen, in denen der größte Teil des Kohlenstoffs gespeichert ist. Im Gegensatz zu früheren Satelliten wie Sentinel-1, die kürzere C-Band-Wellenlängen verwenden und nur Daten von den Baumkronen erfassen, bietet das P-Band-Radar des Biomass-Satelliten einen tieferen Einblick und deckt verborgene Kohlenstoffmuster in der Waldbiomasse auf.

Der Satellit umkreist die Erde in einer sonnensynchronen Umlaufbahn in 666 km Höhe und absolviert täglich 15 bis 16 Erdumrundungen. Im Laufe seiner fünfjährigen Mission erstellt er innerhalb von 17 Monaten detaillierte 3D-Karten tropischer Wälder und anschließend alle neun Monate neue globale Karten . Diese Karten quantifizieren Kohlenstoffspeicher und erfassen Veränderungen durch Entwaldung, Waldwachstum und Klimaeinflüsse. Die Daten der Mission sollen die Unsicherheiten in globalen Kohlenstoffkreislaufberechnungen verringern und wichtige Eingangsdaten für Klimamodelle liefern.

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Fortschritte in der Satellitendatenanalyse

Die Biomass-Mission baut auf fast zwei Jahrzehnten Satellitendaten von Missionen wie Envisat , Copernicus Sentinel-1 , dem japanischen ALOS PALSAR und den NASA-Lidar-Sensoren ICESat und GEDI auf . Ein neu veröffentlichter Datensatz, der im Rahmen der ESA-Klimawandelinitiative unter der Leitung von Wissenschaftlern der Aberystwyth University entwickelt wurde, integriert diese Messungen und bietet so einen bisher klarsten Einblick in verborgene Kohlenstofftrends in der Waldbiomasse. Dank verbesserter Algorithmen und der globalen Zusammenarbeit mit Partnern wie der japanischen Raumfahrtagentur JAXA korrigiert dieser Datensatz frühere Unterschätzungen in kohlenstoffreichen Regionen.

Tropische Wälder spielen eine bedeutende Rolle im Kohlenstoffkreislauf, wie die Daten belegen, die zeigen, dass sie 30 % des weltweiten CO₂ absorbieren . Gleichzeitig belegen sie aber auch, dass die Entwaldung seit dem Jahr 2000 weltweit zu einem Rückgang der Waldfläche um 12–20 % geführt hat , wodurch gespeicherter Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre freigesetzt wurde. Durch die Kombination historischer Daten mit Echtzeitbeobachtungen des Biomass-Satelliten können Wissenschaftler diese Trends nun präziser verfolgen und Gebiete identifizieren, in denen die Kohlenstoffspeicherung zu- oder abnimmt.

Aufdeckung verborgener Kohlenstofftrends in der Waldbiomasse

Die Fähigkeit, durch dichte Baumkronen und Wolken hindurchzusehen, ist ein Durchbruch für die Aufdeckung verborgener Kohlenstoffmuster in der Waldbiomasse. Das P-Band-Radar des Biomass-Satelliten nutzt ein CT-ähnliches Verfahren, das „Schnitte“ des Waldes analysiert und so geschichtete Ansichten der Holzbiomasse erstellt. Diese Technik, die zuvor als unmöglich galt, ermöglicht es Wissenschaftlern, das Gewicht von 1.5 Billionen Bäumen weltweit zu bestimmen . So wird beispielsweise erwartet, dass die Mission innerhalb von sechs Monaten nach dem Start die ersten Waldkohlenstoffkarten erstellt, die als Basisdaten für die Beobachtung von Veränderungen im Laufe der Zeit dienen werden.

Die Auswirkungen der Entwaldung auf die Kohlenstoffspeicherung sind ein wichtiger Trend, der durch Satellitenbilder deutlich wird. Im Amazonas-Regenwald, der etwa 150 Milliarden Tonnen Kohlenstoff speichert , haben illegaler Holzeinschlag und die Ausweitung der Landwirtschaft die Waldbiomasse im letzten Jahrzehnt um 15–30 % reduziert. Ebenso führen Waldbrände dazu, dass boreale Wälder in Kanada und Russland, die 30 % der weltweiten Waldfläche ausmachen, Kohlenstoff verlieren. Im Jahr 2023 wurden durch Brände zusätzlich 640 Millionen Tonnen CO₂ freigesetzt . Diese Ergebnisse verdeutlichen, wie dringend es ist, Wälder zu schützen, um ihre Fähigkeit zur Kohlenstoffbindung zu erhalten.

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Auswirkungen auf den Klimaschutz

Die Daten des Biomass-Satelliten haben weitreichende Konsequenzen für den Klimaschutz. Durch die Quantifizierung verborgener Kohlenstoffmuster in der Waldbiomasse können Wissenschaftler politische Maßnahmen wie REDD+ (Reduzierung von Emissionen aus Entwaldung und Walddegradierung) , eine UN-Initiative zur Förderung des Waldschutzes, besser unterstützen.

Politiker können realistische Ziele zur Emissionsreduzierung und Aufforstung festlegen, wenn die Kohlenstoffspeicher präzise gemessen werden. So haben beispielsweise die Aufforstungsinitiativen Äthiopiens seit 2015 die Waldfläche des Landes um 4.5 Prozent vergrößert und speichern jährlich 2.76 Milliarden Tonnen CO₂ . Die Daten der Biomass-Mission tragen außerdem zur Verbesserung von Klimamodellen bei, indem sie genaue Schätzungen der Kohlenstoffflüsse – also des Kohlenstoffflusses von den Wäldern in die Atmosphäre – liefern.

Für die Vorhersage, wie Wälder auf steigende Temperaturen und veränderte Niederschlagsmuster reagieren, ist dies von entscheidender Bedeutung. Das Modell, das nahelegt, dass tropische Wälder bei einem globalen Temperaturanstieg von mehr als 2 °C bis 2050 einen Teil ihrer Kohlenstoffspeicherkapazität verlieren könnten, kann mithilfe der Biomasse-Satellitendaten aktualisiert werden.

Fazit

Unser Wissen über den Beitrag von Bäumen zum Kohlenstoffkreislauf wird durch Satellitenbilder, angeführt vom Biomasseprojekt der ESA, revolutioniert. Diese Methode liefert wichtige Informationen zur Bekämpfung des Klimawandels, indem sie verborgene Kohlenstoffmuster in der Waldbiomasse aufdeckt. Der Biomassesatellit wird es Menschen, Wissenschaftlern und Politikern ermöglichen, diese lebenswichtigen Ökosysteme für eine nachhaltige Zukunft zu schützen, während er seine fünfjährige Reise fortsetzt.

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