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Einführung in die Erdbeobachtung

Bilder aus dem All

Satellitenbilder zeigen unseren Planeten aus neuen Blickwinkeln und in den ungewöhnlichsten Farben. Doch sie sehen nicht nur schön aus! Mit ihrer Hilfe werden vor allem Informationen gesammelt deren Analyse zum Verständnis des Systems Erde und des Wandels in dem es sich befindet einen unschätzbaren Beitrag leisten.
Doch wie geschieht das? Wie sehen diese stillen Beobachter, die Satelliten, aus? Welche Daten liefern sie und wie helfen sie uns dabei die hochdynamischen Prozesse auf unserem Planeten zu verstehen und zu erkennen welche Rolle der Mensch dabei spielt?

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Das elektromagnetische Spektrum- Einführung

Satelliten können Merkmale unserer Umwelt aufzeichnen, die uns Menschen verborgen bleiben. Doch was genau sehen sie denn, was wir nicht sehen?

Einführung in das elektromagnetische Spektrum

Elektromagnetisches Spektrum – Vertiefung

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.

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Die Welt in Infrarot

Den meisten Menschen ist Infrarot aus dem Alltag ein Begriff. Wärmebildkameras, Infrarotlampen, aber auch Fernbedingungen oder die Körperscanner am Flughafen verwenden Infrarot. Wir Menschen können Infrarot nicht sehen, nehmen es aber teilweise als Wärme wahr. Also was genau ist Infrarot und wie wird es in der Erdbeobachtung eingesetzt?

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Die räumliche Auflösung

Wie genau wir unsere Umwelt mit Hilfe von Satelliten beobachten können, hängt maßgeblich von verschiedenen Eigenschaften ihrer Sensoren ab, denn diese entscheiden darüber, wie detailliert Informationen über die Erdoberfläche aufgezeichnet werden. Aber warum verwendet die Fernerkundung nicht einfach nur Sensoren mit einer hohen Auflösung, um uns eine detailgenaue Abbildung der Erdoberfläche zu ermöglichen?

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Die spektrale Auflösung

Spektrale Satellitensensoren sehen die Erde grau. Dies liegt daran, dass sie jeden Wellenlängenbereichen getrennt voneinander in so genannten Spektralkanälen aufnehmen. Die spektrale Auflösung, also die Anzahl der Spektralkanäle, ist eine wichtige Eigenschaft von Satellitensensoren. Doch welche spektrale Auflösung sollte ein Sensor haben und warum können nicht alle Bereiche des elektromagnetischen Spektrums gemessen werden?

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Erdbeobachtung von der ISS

Ganze 400 km von unserer Erde entfernt, befindet sich die Internationale Raumstation, die ISS. Binnen 92 min umkreist die fußballfeldgroße Station unseren Planeten und ist seit dem Jahr 2000 ständig bewohnt. Sie bietet ein einzigartiges Potential für die Forschung in verschiedensten naturwissenschaftlichen Gebieten – und auch für die Erdbeobachtung! Werfen wir also einen kurzen Blick auf einige wichtige Sensorsysteme, die sich auf der ISS befinden und mit ihren Missionen die Beobachtung und die Erforschung unseres Planeten vorantreiben.

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Landnutzungswandel

Wir Menschen verändern die Landoberfläche unserer Erde aktiv – und das, in einem viel größeren Maßstab und mit dramatischeren Folgen als jemals zuvor. Wozu führen die Veränderungen bei der Landnutzung? Und wie lassen sich diese global verfolgen und darstellen?
Satellitenaufnahmen ermöglichen uns die Veränderungen in der Landnutzung sehr genau zu dokumentieren. Sie machen das Erfassen der Landbedeckung möglich und liefern Informationen über die Landnutzung auf globaler Ebene. Sie ermöglichen uns Prozesse des Landnutzungswandels und die damit verbundenen Entwicklungen zu verstehen und zu begleiten.

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Klima Kurs Material

Experimente zum Klimawandel

Einleitung

Hier finden Sie eine kleine Sammlung von Videomaterialien, welche von unseren Kolleginnen und Kollegen ESERO UK and ESERO Ireland für den englischsprachigen Schuleinsatz  entwickelt wurden. Die Videos entstammen einem Kurs zum Thema Satellitenfernerkundung und Klimawandel. Wir hoffen, die Experimente können als Denkanstöße und anschauliche Demonstrationen zu Mechanismen des Klimawandels dienen und Ihren Unterricht bereichern.

Der Klimawandel stellt für unsere Zivilisation derzeit wohl die größte Herausforderung dar und Nachweise für eine verstärkte globale Erwärmung und Umweltzerstörung durch menschliche Aktivitäten sind längst vorhanden. Wir wollen eine möglichst große Bandbreite an Materialien zur Verfügung stellen, welche auf verschiedenste Art und Weise eine Integration des Themas in den Unterricht ermöglicht.

 

2. Experiment – CO2 Lösung in Wasser

Die Ozeane sind ein wichtiger Faktor im globalen CO2-Haushalt. Ihrer Fähigkeit, als Pufferspeicher zu dienen, haben wir es zu verdanken, dass sich anthropogen und natürlich ausgestoßenes CO2 nicht in vollem Umfang unmittelbar in der Atmosphäre anreichert und den Treibhauseffekt befördert. In diesem einfachen Experiment kann der Puffereffekt von Schülerinnen und Schülern praktisch nachvollzogen werden.

Experiment – CO2 Lösung in Wasser

3. Experiment – Der Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist der Motor des Klimawandels. Dass verschiedene Gase in unserer Atmosphäre einen Einfluss auf die Temperatur haben, ist lange bekannt, und sie sind auch dafür verantwortlich, dass unser Planet bewohnbar ist. Ihre Anreicherung jedoch führt zu globaler Erwärmung mit weitreichenden Folgen für die Menschheit.

Der Treibhauseffekt

Kohlenstoffdioxid ist nicht das einzige Gas, das zur globalen Erwärmung beiträgt. Wie sich die Temperatur in Gegenwart der atmosphärischen Spurengase Methan und Kohlenstoffdioxid bei Strahlung verhält, wird in diesem Video veranschaulicht und kann, wenn auch mit größerem Aufwand, experimentell nachvollzogen werden.

Der Treibhauseffekt im Experiment

4. Experiment – Das Schmelzen der Polkappen

Der Anstieg des Meeresspiegels infolge des Abschmelzens der globalen Eismassen ist eines der schwerwiegendsten Probleme, mit denen die Menschheit infolge des Klimawandels konfrontiert wird. Doch dabei wirken sich Eismassen auf Landoberflächen, wie am Südpol, anders aus als Eismassen, die, wie im Falle des Nordpols, auf dem Meer schwimmen. Dieses einfache Experiment verdeutlicht den Effekt.

Das Schmelzen der Polkappen im Experiment

5. Experiment – Radar zur Beobachtung der Erde

Die Erdbeobachtung ist ein wichtiges Instrument für die Beobachtung und das Verständnis des Klimawandels. Die Einsatz moderner Radarsatelliten hat die Möglichkeiten der Erdbeobachtung massiv erweitert. In diesem Experiment kann “hands on” nachvollzogen werden, wie diese Technologie funktioniert.  

Radar als Instrument zur Erdbeobachtung

6. EO-Browser

Der EO-Browser ist ein innovatives Online-Tool, das Benutzern ermöglicht, die Vielfalt der Erdbeobachtungsdaten auf einfache und interaktive Weise zu visualisieren. In dem Video werden die Hauptfunktionen und Möglichkeiten des Browsers ausführlich dargestellt. Die Benutzerinnen und Benutzer können durch verschiedene Satellitenbilder navigieren, Daten aus verschiedenen Zeiträumen vergleichen und sogar spezifische Parameter zur Analyse und Visualisierung anpassen. Ob für wissenschaftliche, pädagogische Zwecke oder einfach nur aus Neugier – der EO-Browser bietet eine intuitive Plattform, um die Erde aus einer völlig neuen Perspektive zu betrachten. Das Video führt die Benutzerinnen und Benutzer durch die Grundlagen des Tools, damit auch Sie und Ihre Schülerinnen und Schüler sich an Informationen aus aktuellen Satellitendaten zum Klimawandel und weiteren Themen bedienen können.

https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/

EO-Browser

7. Klimaretten als Beruf – Ein Karrierebeispiel

Das Video porträtiert die Wissenschaftlerin Anna Hogg und ihre Arbeit mit Erdbeobachtungsdaten. Anna untersucht, wie sich die Eismassen unserer Erde infolge des Klimawandels verändern. Durch ihre gründlichen Analysen und Beobachtungen trägt sie wertvolle Erkenntnisse bei, die uns helfen, die Auswirkungen des Klimawandels besser zu verstehen. Dieses Video zeigt, wie Wissenschaft in der Praxis aussieht und dass die drängenden Fragen unserer Zeit zu beantworten auch eine Karriereoption sein kann.

 

Anna Hogg – Klimaretten als Beruf

8. Climate Detectives – Selbstständig zum Klimawandel forschen

Möchten Sie Ihre Schülerinnen und Schüler dazu inspirieren, aktive Teilnehmende im Kampf gegen den Klimawandel zu werden? Der ESA-Wettbewerb “Climate Detectives” bietet Jugendliche die einzigartige Chance, echte Klimaforschende zu werden. Sie analysieren Satellitendaten, erforschen lokale Umweltauswirkungen und entwickeln konkrete Lösungen für drängende Klimaprobleme. Es ist nicht nur eine großartige Möglichkeit, ihre MINT-Fähigkeiten zu fördern, sondern auch, das Bewusstsein für unseren Planeten zu schärfen.

https://climatedetectives.esa.int/de

Der Schulwettbewerb “Climate Detectives”