Der landwirtschaftliche Sektor ist dadurch gekennzeichnet, dass er hohen Risiken ausgesetzt ist. Zum einen gibt es ökonomische Risiken, wenn es darum geht, wie viel Geld ein Landwirt für seine Waren erhält. Zum anderen spielt das Klima, beziehungsweise das Wetter, eine Rolle, da es sich unmittelbar auf die Ernteerträge auswirkt. Jährliche Schwankungen des Ertrags von 30 Prozent und mehr, sind dabei durchaus möglich. Klimatische und ökonomische Einflussfaktoren variieren zudem räumlich sehr stark. Expertenwissen über die Situation an einem Ort ist deshalb sehr wichtig, um Risiken dort abzuschätzen und sich bestmöglich an die lokalen Gegebenheiten anzupassen.
Der Einsatz von agro-meteorologischen Modellen vermag in diesem Bereich viel zu leisten. So kann etwa der Anbau von verschiedensten Feldfrüchten zusammen mit dem Klima und den Böden an einem Ort simuliert werden. Die erzielten Erträge richten sich stark danach, wie gut die Pflanze an den Boden und das Klima, beziehungsweise das Wetter, vor Ort angepasst ist. Das Auftreten von Risiken für die Landwirtschaft durch Extremereignisse, wie etwa Hagel, Starkregen, Dürren, Hitzewellen oder Frost, kann dabei ebenso simuliert werden, wie deren Auswirkungen auf die Vegetation.
Seit 1988 läuft ein Projekt der Europäischen Union namens MARS (Monitoring Agriculture with Remote Sensing), das sich mit der Abschätzung von Ernteerträgen und Risiken für die Landwirtschaft innerhalb ihrer Mitgliedsstaaten und weiterer ausgewählter Regionen beschäftigt.
Diese Seminararbeit stellt das MARS – Projekt nun genauer vor. Zunächst wird auf die Entstehung und die Aufgabenbereiche von MARS eingegangen (Abschnitt 1). Darauf folgt eine genauere Betrachtung der Methodik der Ernteertragsabschätzung (Abschnitt 2). Abschnitt 3 stellt schließlich Ergebnisse von MARS anhand einiger Karten vor und untersucht die Genauigkeit der Ernteertragsabschätzung. Abschließend werden die Ergebnisse kurz diskutiert und das Potential des MARS – Projektes für die Zukunft abgeschätzt (Schluss).
Inhaltsverzeichnis
Einleitung:
1. Entstehung und Aufgabenbereiche von MARS
2. Methodik
2.1 Meteorologische Daten
2.2 Modellierung des Pflanzenwachstums im CGMS
2.3 Die Rolle der Fernerkundung im MARS – Projekt
3. Ergebnisse
3.1 Ergebnisse in Form von Karten
3.1.1 Einfluss von Temperatur und Niederschlag auf das Pflanzenwachstum
3.1.2 Abschätzung der Ernteerträge für Kartoffeln für das Jahr 2009
3.1.3 Risikokarten für das Auftreten von Dürreereignissen für Winterweizen und Kartoffeln
3.2 Die Genauigkeit der Ernteertragsabschätzung
Schluss:
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das MARS-Projekt (Monitoring Agriculture with Remote Sensing) der Europäischen Union, welches darauf abzielt, Ernteerträge sowie landwirtschaftliche Risiken innerhalb der Mitgliedsstaaten mittels satellitengestützter Daten und agro-meteorologischer Modellierung präzise abzuschätzen.
- Methodik der Datenerfassung durch Klimamessstationen und Satelliten
- Funktionsweise des Pflanzenwachstumsmodells CGMS
- Visualisierung landwirtschaftlicher Auswirkungen durch Karten
- Einfluss von Wetteranomalien und Dürrerisiken auf Ernteerträge
- Bewertung der Genauigkeit von Ertragsprognosen im Projektverlauf
Auszug aus dem Buch
2.3 Die Rolle der Fernerkundung im MARS – Projekt
Neben den Daten der Klimamessstationen werden zusätzlich noch Satelliten eingesetzt. Sie stellen eine unabhängige Informationsquelle dar, um Werte von Messstationen zu bestätigen, Pflanzenwachstum zu überwachen und Anomalien aufzuspüren. Dabei werden erfasste Werte mit Daten vergangener Jahre, des letzten Jahres oder mit Extremwerten verglichen, um etwa Aussagen über absolute und relative Unterschiede zu treffen, sowie die Periodizität gewisser Ausprägungen zu analysieren (Baruth et al., 2008).
Fernerkundungsdaten gehen dabei in alle Bereiche von MARS ein. Sie ergänzen nicht nur Werte von Klimamessstationen, die Lücken aufweisen oder messen Unterschiede zwischen gemessenen Werten am Boden und am Satelliten. Sie werden ebenso eingesetzt, um den Status von Variablen für die Wachstumssimulation zu kalibrieren und zu aktualisieren, wie etwa den tatsächlichen momentanen Entwicklungsstand der Feldfrüchte. Aus den gemessenen Daten wird schließlich anhand von Wachstumskurven und Verrechnungsverfahren vom momentanen Zustand der Feldfrüchte auf einen Ertrag zum Zeitpunkt der Ernte geschlossen (Baruth et al., 2008).
Bei den Satelliten verwendet man vor allem niedrig auflösende Satelliten, wie den NOAA-AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration – Advanced Very High Resolution Radiometer) und den SPOT-VEGETATION. Damit können Schwadbreiten von bis zu 3.000 km aufgenommen werden und beide Satelliten tasten täglich beinahe die gesamte Erdoberfläche ab. Sie liefern Pixelgrößen von etwa 1 km². Bei diesen Auflösungen hat man ein gewisses Rauschen in den Daten. Darunter versteht man die Rückstreuung verschiedener Oberflächen, die es erschwert, das Signal einer bestimmten Oberfläche zuzuordnen. Dies ist jedoch notwendig, da ein Pixel nur immer einer Klasse angehören kann (Royer, Genovese, 2004). Seit dem Jahr 2000 ist ein weiterer Satellit namens MODIS im Einsatz, der eine Auflösung von 250 m erreicht und dadurch in der Lage ist, höher aufgelöste Daten für das gesamte System zu sammeln. Mit diesen Informationen kann man auch teilweise Unsicherheiten und Rauschen aus den Daten mit 1 km² Auflösung vermindert, da man durch MODIS das Gebiet deutlicher differenzieren kann (Baruth et al., 2008).
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Einführung in die ökonomischen und klimatischen Risiken der Landwirtschaft und Vorstellung des MARS-Projekts als Überwachungsinstrument.
1. Entstehung und Aufgabenbereiche von MARS: Beschreibung der historischen Entwicklung seit 1988 und der organisatorischen Einbindung innerhalb der EU-Forschungsstruktur.
2. Methodik: Erläuterung der technischen Säulen wie Klimamessstationen, das Pflanzenwachstumsmodell CGMS und die Integration von Fernerkundungsdaten.
2.1 Meteorologische Daten: Darstellung der Datengewinnung aus globalen Klimamessstationen und der notwendigen Interpolationsverfahren.
2.2 Modellierung des Pflanzenwachstums im CGMS: Erklärung der simulationstechnischen Verarbeitung von Pflanzenansprüchen und Bodeneigenschaften.
2.3 Die Rolle der Fernerkundung im MARS – Projekt: Erörterung der Nutzung von Satellitendaten zur Kalibrierung und Überwachung des Vegetationszustandes.
3. Ergebnisse: Überblick über die Datenbereitstellung in Form von Karten, Alarmkarten und regelmäßigen Berichten.
3.1 Ergebnisse in Form von Karten: Einleitung zu den Anwendungsbeispielen der MARS-Kartenprodukte.
3.1.1 Einfluss von Temperatur und Niederschlag auf das Pflanzenwachstum: Analyse klimatischer Abweichungen und deren Auswirkung auf die Vegetation anhand von Beispielen aus dem Jahr 2009.
3.1.2 Abschätzung der Ernteerträge für Kartoffeln für das Jahr 2009: Vergleich der modellierten Kartoffelerträge mit langjährigen Durchschnittswerten in den EU-Mitgliedsstaaten.
3.1.3 Risikokarten für das Auftreten von Dürreereignissen für Winterweizen und Kartoffeln: Vorstellung von Indikatoren zur Einschätzung des Dürrerisikos auf Basis der Bodenfeuchte.
3.2 Die Genauigkeit der Ernteertragsabschätzung: Evaluation der Prognosequalität anhand von Langzeitvergleichen und der QUAMP-Studie.
Schluss: Zusammenfassendes Fazit über die Nützlichkeit und das Zukunftspotenzial des MARS-Systems.
Schlüsselwörter
MARS-Projekt, Landwirtschaft, Satellitendaten, Fernerkundung, Ernteertrag, Pflanzenwachstumsmodell, CGMS, Klimamessstationen, NDVI, Dürrerisiko, Bodenfeuchte, Agrarmeteorologie, Prognosegenauigkeit, Europäische Union, Vegetationsüberwachung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Seminararbeit behandelt das MARS-Projekt der EU, das seit 1988 genutzt wird, um landwirtschaftliche Erträge in Europa mittels meteorologischer Modelle und Fernerkundungsdaten zu überwachen und vorherzusagen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Erfassung von Wetterdaten, der Modellierung des Pflanzenwachstums, der Anwendung von Satelliten zur Vegetationsanalyse und der Bewertung von Dürrerisiken.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die Methodik des MARS-Projektes sowie die Genauigkeit seiner Ernteertragsschätzungen durch eine Analyse der verwendeten Verfahren und beispielhafter Karten-Ergebnisse darzustellen.
Welche wissenschaftliche Methode verwendet die Arbeit?
Die Arbeit basiert auf einer Literatur- und Dokumentenanalyse der offiziellen Berichte und Studien zum MARS-Projekt (z. B. JRC-Berichte, Agrometeorological Bulletins).
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodischen Grundlagen (CGMS, Fernerkundung) und eine Ergebnispräsentation, die Anwendungsbeispiele wie Ertragsprognosen für Kartoffeln und Dürre-Risikokarten umfasst.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Typische Schlüsselbegriffe sind MARS-Projekt, Fernerkundung, Ertragsprognose, NDVI, Pflanzenwachstumsmodell und Agrarmeteorologie.
Wie unterscheidet sich die Risikoabschätzung bei Weizen und Kartoffeln?
Bei der Erstellung von Risikokarten wird eine unterschiedliche Anfälligkeit für Wasserstress berücksichtigt; Kartoffeln weisen laut den Modellen generally eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Dürre auf als Winterweizen.
Wie zuverlässig sind die Ertragsprognosen laut der QUAMP-Studie?
Die Studie zeigt, dass die Prognosen zu Beginn des Anbauzyklus unsicherer sind, mit zunehmender Dauer der Wachstumsperiode jedoch präziser werden und die Fehlerquote oft bei wenigen Prozentpunkten liegt.
- Quote paper
- Franz Hummel (Author), 2010, Ernteschätzung mit Satellitendaten - Das MARS-Projekt der EU, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/150979
