Lernmaterialien

Erdbeobachtungssatelliten liefern täglich enorme Mengen an Bilddaten. Doch wie erkennt man automatisch, ob ein Pixel Vegetation, eine Straße oder eine Siedlung zeigt? In diesem Video erklären wir anhand eines einfachen Beispiels, wie künstliche neuronale Netzwerke (Artificial Neural Networks, ANN) funktionieren. Wir bauen Schritt für Schritt ein kleines „künstliches Gehirn“, das anhand der RGB-Farbwerte eines Pixels entscheidet, ob es sich eher um Vegetation oder eine versiegelte Fläche handelt. Dabei lernen wir die wichtigsten Bausteine eines neuronalen Netzes kennen: Input…

Licht unterschiedlicher Wellenlängen wird kombiniert und als Farben dargestellt, um verborgene Eigenschaften der Erdoberfläche sichtbar zu machen – so entstehen Falschfarbenbilder. Vegetation, Wasser, Boden und menschliche Strukturen reflektieren das Licht unterschiedlich in diesen Spektralbändern, sodass sie in Falschfarbendarstellungen leicht voneinander zu unterscheiden sind. In diesem Video lernst du, wie Falschfarben in der Fernerkundung entstehen, welche Kombinationen verwendet werden und welche Informationen man daraus ableiten kann. Bleib dabei, um mehr zu entdecken!

Temperaturen zu messen ist nichts Ungewöhnliches – ein Blick aufs Thermometer, und schon wissen wir, ob es Zeit für die Badesachen ist. Doch um globale Herausforderungen wie den Klimawandel zu verstehen, reicht der Blick vor die Haustür nicht aus. Dafür benötigen wir Daten aus den entlegensten Winkeln der Erde – auch aus dem All! Hier kommt der Satellit Sentinel-3 ins Spiel. Er misst die Temperatur der Erdoberfläche aus 800 km Höhe, selbst mitten im Ozean. In diesem Video zeigen wir, wie Sentinel-3 funktioniert und warum seine Daten entscheidend für das Verständnis von Phänomenen wie…

In diesem Video untersuchen wir, wie spiegelnde und diffuse Reflexion funktionieren und wie Radarsatelliten diese nutzen, um die Erdoberfläche aus dem Weltraum zu beobachten. Wir erklären, warum glatte Oberflächen wie Wasser oder Straßen das Radar-Signal vom Satelliten weg reflektieren und dadurch als dunkle Pixel erscheinen, während raue Oberflächen wie Vegetation das Signal in viele Richtungen streuen, heller wirken und so detaillierte Informationen über die Beschaffenheit der Erde liefern. Dabei wird anschaulich gezeigt, wie diese unterschiedlichen Reflexionsarten in Radarbildern sichtbar…

Das Erzeugen scharfer Bilder aus dem All mit langwelligen elektromagnetischen Wellen stellt eine bedeutende technische Herausforderung dar. SAR, oder Synthetic Aperture Radar, ist eine Technologie, die es ermöglicht, die scheinbaren Grenzen der Physik zu überwinden. In diesem Video erfahrt ihr, wie SAR funktioniert und wie es physikalische Prinzipien nutzt, um physikalische Einschränkungen zu umgehen.

Im Pariser Klimaabkommen aus dem Jahr 2015 wurde das Ziel festgelegt, den Anstieg der globalen Mitteltemperatur auf 2°C beziehungsweise auf 1,5°C zu begrenzen. Dies ist nötig, da die Folgen der Klimaänderung bei jedem 0,1°C Erwärmung unbeherrschbarer werden. Mithilfe verschiedener Daten kann errechnet werden, wie viele Jahre noch bleiben, bis das 1,5°-Ziel und das 2°-Ziel erreicht werden. Pariser Klimaabkommen 2°C-Ziel bzw. 1,5°C-Ziel CO2-Emissionen CO2-Budget Klimakonferenzen Umstellung der Energiesysteme UN-Ziele für Nachhaltige Entwicklung

Dieses Video beschreibt die Entwicklungen auf der Erde, wenn sich die globale Mitteltemperatur um ein paar Grad erhöht. Sowohl Anstieg als auch Abfall der globalen Mitteltemperatur um nur ein paar Grad, haben gravierende Auswirkungen auf das Leben auf der Erde. Globale Mitteltemperatur Temperatur der letzten 450 Millionen Jahre Projektionen bis 2100 Holozän Eiszeiten Heißzeiten

In diesem Video werden die weiteren Folgen des globalen Temperaturanstiegs erläutert. Der Klimawandel bringt weitreichende Folgen mit sich, die von Extremwetterzunahmen über Ernteausfälle bis hin zu einem globalen Meeresspiegelanstieg führen. Dieser Anstieg liegt der derzeit bei etwa 3,2 mm pro Jahr. Meeresspiegelanstieg Gletscherschmelze Eisschmelze in Grönland und Antarktis Abnahme arktisches Meereis Extremwetterzunahme Ernteausfälle

Die Klimasensitivität beschreibt die Temperaturänderung bei CO2-Verdopplung. Wenn im System der Erde genauso viel Wärme abgestrahlt wird wie auch eingestrahlt wird, stellt sich eine Temperatur von 15°C ein. Bei einer Verdopplung des CO2-Gehalts und ohne Rückkopplungen erhöht sich die Temperatur auf der Erde um 1,5°C. Unter dem Einfluss von Rückkopplungseffekten kommt es zu einer Erwärmung von etwa 3°C. Temperaturänderung CO2-Verdopplung Rückkopplungseffekte Verhältnis von Ein- und Ausstrahlung

Dieses Video thematisiert den durch den Klimawandel weltweit verursachten Temperaturanstieg. Auf den ersten Blick lässt sich dieser Anstieg nicht direkt erkennen. Wenn man jedoch auf die monatlichen Mittelungen blickt, werden zunächst die Schwankungen der Temperatur deutlich und in den jährlichen Mittelungen ist auch der Temperaturanstieg klar zu erkennen. Temperaturzeitreihen Temperaturschwankungen Monatliche und jährliche Mittelung Klimastreifen Globale Verteilung

In diesem Video wird erklärt, wie mithilfe von Satellitenbeobachtungen atmosphärisches CO2 gemessen und dessen räumliche Verteilung dargestellt werden kann. Da CO2 in der Atmosphäre sehr langlebig ist, stellt es eine fundamentale Ursache für die Erderwärmung dar. CO2 -Anstieg Erderwärmung Nord- und Südhemisphäre Schwankungen Terrestrische Biosphäre Fossile Energieträger Erneuerbare Energien

Dieses Video erklärt den Treibhaueffekt. Die kurzwellige Solarstrahlung durchdringt die Atmosphäre und erwärmt den Erdboden, während durch die langwellige Wärmestrahlung die Energie vom Erdboden wieder abgestrahlt wird. Zu viele Treibhausgase in der Atmosphäre absorbieren die Wärmestrahlung und verhindern dadurch die Abstrahlung in den Weltraum. Dadurch kommt es zu einem Energieüberschuss und die Erde erwärmt sich. Treibhausgase Atmosphäre kurzwellige Solarstrahlung langwellige Infrarotstrahlung Absorption Abstrahlung Energieüberschuss natürlicher Treibhauseffekt

Das Problem des Klimawandels ist fächerübergreifend und benötigt umfassendes Hintergrundwissen, um es zu verstehen und zu lösen. In diesem Video wird dafür das Projekt Clim4Edu, welches sich mit dem Klimawandel und seinen Folgen beschäftigt, sowie dessen Hintergründe, Ziele und Inhalte einleitend vorgestellt. Clim4Edu Projektvorstellung und Mitwirkende Erderwärmung Treibhausgas-Emissionen Fossile Brennstoffe Meeresspiegelanstieg Zukunftsoptionen Handlungsmöglichkeiten

Die Physik der elektromagnetischen Wellen eröffnet der Fernerkundung nicht nur viele Möglichkeiten, sondern sorgt auch für gewisse Einschränkungen. Diese Einschränkungen besagen: Radarsatelliten können eigentlich nicht funktionieren! Warum? Das lässt sich, mathematisch und physikalisch, herleiten.

Satellitenbilder zeigen die Schönheit der Erde, ermöglichen neue Erkenntnisse in der Forschung und liefern wichtige Daten für zahlreiche Anwendungsbereiche. Doch was kann man auf ihnen wohl am häufigsten beobachten? Die Antwort: Wolken, Wolken und nochmals Wolken. Eine zeitlich lückenlose Beobachtung der Vorgänge auf der Erdoberfläche wird so natürlich erschwert. Doch es gibt Satelliten, für die Wolken kein Problem darstellen und die eine ganze Reihe von Eigenschaften haben, die sie zu wichtigen Werkzeugen für die Beobachtung unseres Planeten machen – die Radarsatelliten.

Alle Informationen, die von erdbeobachtenden Satelliten gesammelt werden sind aus den Wellen des elektromagnetischen Spektrums abgeleitet. Grund genug, sich diese elektromagnetischen Wellen und ihre Eigenschaften einmal genauer anzuschauen. English subtitles for the video “Wavelength, Frequency and Energy – The Electromagnetic Spectrum” are available.