Copernicus: Von Satellitendaten zu Wissen, Innovation und gesellschaftlichem Nutzen

Der Stimmungswandel

Als im Blog des Schweizerischen Wissenschaftsrats vor zwei Jahren Jan Dirk Wegner, Professor für Data Science an der Universität Zürich und Leiter des EcoVision Lab an der ETH Zürich, über Copernicus berichtete, stand vor allem die Bedeutung des Programms für Forschung und Anwendung im Vordergrund. In den Gesprächen mit Michael Schaepman und Wolfgang Wagner zeigt sich nun ein zusätzlicher Aspekt: die veränderte geopolitische Einordnung der Erdbeobachtung. Durch die im Vergleich zu Europa sinkenden Investitionen der USA in die zivile Erdbeobachtung hat sich über zwei Jahrzehnte hinweg das globale Kräfteverhältnis verschoben. Heute wird deutlich sichtbar, welche Rolle europäische Infrastrukturen im internationalen Vergleich spielen.

Michael Schaepman bringt es auf den Punkt:

«Heute ist völlig unbestritten: Copernicus ist das beste Programm der Welt.»

Wolfgang Wagner bestätigt diese Einschätzung unabhängig davon:

«Europa hat in den letzten 15 Jahren die Führerschaft in der zivilen Erdbeobachtung übernommen.»

Zwei Wissenschaftler, zwei Institutionen, zwei unterschiedliche fachliche Schwerpunkte, doch eine deckungsgleiche Diagnose. Woher kommt diese neue europäische Stärke?

Mehr als Satelliten: Copernicus als Infrastruktur

Wer an Copernicus denkt, denkt zunächst an Satelliten und möglicherweise auch an die Sentinel-Missionen, die seit 2014 die Erde umkreisen und Bilder zur Erde funken. Doch genau diese Vorstellung greift nach Ansicht beider Experten zu kurz.

Denn der eigentliche Wert des Programms ist die dahinterliegende Forschungs- und Dateninfrastruktur: konsistente Zeitreihen, standardisierte Messungen, international koordinierte Beobachtungen. Erdbeobachtungsdaten, so Schaepman, seien heute eine Infrastruktur, vergleichbar mit Grossforschungsanlagen oder Supercomputern – nicht einfach ein Datenstrom, sondern ein langfristig gepflegtes wissenschaftliches Fundament.

Wolfgang Wagner formuliert das noch pointierter. Für ihn ist die eigentliche Herausforderung nicht das Erfassen der Daten:

«Die eigentliche Herausforderung beginnt erst, nachdem die Daten aufgenommen wurden. Viele verstehen nicht, was es bedeutet, hochqualitative Datenservices anzubieten. Ich muss immer wieder den gesamten Datenbestand auf den neuesten wissenschaftlichen Stand bringen.»

Denn die Datenaufbereitung entwickelt sich fortlaufend weiter und um Datenreihen über die Zeit hinweg miteinander vergleichen zu können, müssen sie fortlaufend auf den aktuellen Aufbereitungsstandard gebracht werden. Reprocessing historischer Daten, Qualitätskontrolle über Jahrzehnte hinweg, Echtzeitbereitstellung – all das sind Aufgaben, die in der öffentlichen Wahrnehmung von Copernicus kaum vorkommen, aber die eigentliche Leistung ausmachen. Copernicus ist also nicht nur ein Satellitenprogramm. Die Satelliten sind vielmehr der sichtbare Teil einer umfassenden Forschungs- und Dateninfrastruktur.

Warum private Anbieter Copernicus nicht ersetzen können

Ein Einwand liegt nahe: Wenn es um Satellitendaten geht, gibt es doch längst kommerzielle Unternehmen, die Datenreihen mit beeindruckender Auflösung anbieten. Wozu also ein öffentliches Programm?

Wagner widerspricht: Private Erdbeobachtungsanbieter lieferten häufig hochaufgelöste Daten für militärische oder sicherheitsrelevante Anwendungen. Umwelt- und Klimabeobachtung folgt jedoch einer anderen Logik. Hier stehen langfristige Zeitreihen, konsistente Kalibrierungen, globale Abdeckung und die Vergleichbarkeit von Daten über Jahrzehnte hinweg im Vordergrund. Diese Anforderungen unterscheiden sich grundlegend von jenen militärischer Bildaufklärung. Militärische oder kommerzielle Systeme können Copernicus deshalb nicht ohne Weiteres ersetzen.

Europas blinder Fleck: nicht die Hardware, sondern die Nutzung

Neben den Stärken Europas nennt Wagner auch eine Schwäche. Sie liegt, entgegen der landläufigen Wahrnehmung, nicht bei den Satelliten:

Europa investiert erfolgreich in Satelliten, Sensoren und Missionen. Deutlich zu kurz kommen dagegen Datenverarbeitung, Modelle, künstliche Intelligenz, Dateninfrastrukturen und operationelle Dienste. Mit anderen Worten: Die Hardware ist exzellent, die Weiterverarbeitung hinkt hinterher.

Diese Diagnose führt direkt zu einer Frage, die gerade jetzt an Dringlichkeit gewinnt: Was leistet künstliche Intelligenz in diesem Feld – und was nicht?

KI hilft, ersetzt aber die Beobachtung nicht

Beide Wissenschaftler sehen erhebliches Potenzial für den Einsatz von KI in der Erdbeobachtung, warnen aber gleichermassen vor überzogenen Erwartungen. Schaepman bringt die Grenze klar auf den Punkt:

«KI hilft bei multifaktoriellen Analysen. Aber die Beobachtung ersetzt sie nicht.»

Wagner ergänzt das um eine technische Perspektive: Auch KI-Modelle selbst sind auf verlässliche Daten angewiesen, um überhaupt funktionsfähig zu werden.

«KI-Modelle müssen trainiert werden. Dafür braucht man konsistente Datenreihen.»

KI ersetzt somit die Erhebung von Erdbeobachtungs-Daten nicht. Sie macht hochwertige Daten noch wichtiger. Ohne verlässliche Beobachtungsdaten liefert auch das leistungsfähigste Modell keine belastbaren Prognosen.

Ein Panorama gesellschaftlichen Nutzens

Was in der Diskussion um Infrastruktur und Governance fast in den Hintergrund gerät, ist der ganz konkrete Nutzen, den die Erdbeobachtung im Alltag stiftet. Beide Experten liefern dafür eine beeindruckende Bandbreite an Beispielen.

Naturgefahren und Hochwasser  Wagner verweist auf die Hochwasserlage in Österreich 2024, bei der präzise Niederschlagsvorhersagen dazu beigetragen hätten, grössere Schäden zu verhindern, da dadurch Wasserreservoire rechtzeitig entsprechend bewirtschaftet werden konnten. Erdbeobachtungsdaten fliessen heute direkt in Wettervorhersagemodelle ein und unterstützen Behörden bei der Risikoabschätzung und Krisenbewältigung. Auch die Analyse und Rekonstruktion von Flutereignissen sowie die Abschätzung freigesetzter Energien gehören zu den Anwendungen, wie Schaepman hervorhebt.

Biodiversität  Schaepman berichtet von Forschung zu ökologischen Korridoren, zur Fragmentierung von Lebensräumen und zu Wanderbewegungen von Wildtieren – bis hin zu genetisch verarmenden Steinbockpopulationen, deren Austausch durch Strassen und andere Infrastrukturen erschwert oder gar verunmöglicht wird. Erdbeobachtungsdaten machen solche Zusammenhänge sichtbar und unterstützen Entscheidungen im Natur- und Landschaftsschutz.

Gesundheit  Ein weiteres Beispiel aus der Natur ist der Zusammenhang zwischen Landschaftsfragmentierung und der Ausbreitung von Krankheitsüberträgern. Veränderungen der Landnutzung beeinflussen Wanderbewegungen von Wildtieren und damit indirekt auch die Verbreitung von Zecken und anderen Vektoren. Erdbeobachtungsdaten können somit einen Beitrag zur öffentlichen Gesundheit leisten.

Landwirtschaft  Zu den etablierten Anwendungsfeldern gehören Ernteprognosen, Landnutzungsanalysen und das Monitoring von Agrarflächen. Satellitengestützte Erntebeobachtung hat sich seit den 1970er Jahren stetig verbessert. Schaepman erinnert an das europäische Ernteprognosemodell MARS (Monitoring of Agriculture with Remote Sensing), dessen satellitengestützte Vorhersagen vor rund 20 Jahren so präzise wurden, dass die Veröffentlichung der Resultate zeitweise verzögert werden musste, um Spekulationen an den Agrarmärkten vorzubeugen. Heute helfen Erdbeobachtungsdaten dabei, Trockenperioden, Ernteausfälle oder Veränderungen der Bodenfeuchtigkeit frühzeitig zu erkennen. Sie bilden damit eine wichtige Grundlage für landwirtschaftliche Planung, Ernährungssicherheit und Anpassungsmassnahmen an den Klimawandel.

Wälder und Klimaanpassung  Die Identifikation widerstandsfähiger Baumpopulationen und ein besseres Verständnis von Waldresilienz sind zentrale Beispiele dafür, wie Erdbeobachtung zur Anpassung an den Klimawandel beiträgt. Langfristige Zeitreihen erlauben es, Veränderungen in Wäldern nicht nur zu beobachten, sondern auch deren Ursachen besser zu verstehen.

Versicherungen und Finanzmärkte  Erdbeobachtungsdaten fliessen zunehmend in Versicherungen, Rückversicherungen, Risikoabschätzungen und die Landwirtschaftsfinanzierung ein. Mit zunehmenden Klima- und Extremwetterrisiken wächst der Bedarf an objektiven Datengrundlagen, um Risiken zu bewerten und Versicherungsprodukte zu kalkulieren. Gleichzeitig schaffen öffentlich zugängliche und wissenschaftlich validierte Daten Transparenz: Entscheidungen werden nachvollziehbar und gegenüber Kundinnen und Kunden begründbar.

Offene Daten als Erfolgsprinzip – und warum das nicht selbstverständlich bleibt

Für Wagner ist die Entscheidung der EU, Copernicus-Daten frei und offen verfügbar zu machen, einer der wichtigsten Erfolgsfaktoren des gesamten Programms – wissenschaftlich wie wirtschaftlich. Er formuliert das als Grundsatzfrage:

«Ich betrachte es als ein hohes wissenschaftliches Gut, dass es Umweltdaten gibt, die jedermann frei zur Verfügung stehen.»

Daher beobachtet er mit Sorge aktuelle Diskussionen über mögliche Zugangsbeschränkungen. Objektive, hochqualitative und öffentlich zugängliche Umweltinformationen sowie langfristig verfügbare Datenreihen würden angesichts von Klimawandel und zunehmenden Extremereignissen immer wichtiger.

Beide Experten betonen die Bedeutung leistungsfähiger Forschungs- und Dateninfrastrukturen. Schaepman hebt vor allem die wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Potenziale von Copernicus hervor. Der Wert von Copernicus liegt nicht allein in den Daten selbst, sondern in den Erkenntnissen und Innovationen, die daraus entstehen. Wagner ergänzt diese Perspektive um die strategische Einbettung: Unter welchen infrastrukturellen und politischen Rahmenbedingungen können solche Erkenntnisse künftig überhaupt entstehen? Europa produziere heute zwar hochwertige Erdbeobachtungsdaten, ein erheblicher Teil der anschliessenden Wertschöpfung erfolge jedoch auf Cloud- und KI-Plattformen grosser Technologieunternehmen. Für ihn stellt sich deshalb zunehmend die Frage, wie Europa nicht nur bei der Datenerhebung, sondern auch bei der Datenverarbeitung und Datennutzung langfristig handlungsfähig und unabhängig bleiben kann. Gerade vor dem Hintergrund geopolitischer Umbrüche verweist Wagner darauf, dass Erdbeobachtung in mehreren Ländern als strategischer Bereich betrachtet und entsprechend gefördert wird. Dabei geht es längst nicht nur um Sicherheitsfragen, sondern auch um die Fähigkeit, Klimarisiken, Naturgefahren, Ernteausfälle oder Veränderungen von Umwelt- und Ressourcenbedingungen frühzeitig zu erkennen und darauf zu reagieren.

Die Schweiz: stark, aber an einem Scheideweg

Die Rolle der Schweiz und deren Forschungslandschaft sehen beide Experten gleich und bringen sie sehr deutlich auf den Punkt.

«Die Schweiz ist extrem gut in der Erdbeobachtung aufgestellt», so Schaepman.

«Die Schweizer Forschung ist extrem stark in diesem Bereich», bestätigt Wagner.

Schaepman untermauert das mit Zahlen: rund 20 Professuren mit direktem Erdbeobachtungsbezug, starke Standorte an UZH, ETH, EPFL und UNIL, zahlreiche Spin-offs sowie Unternehmen wie Sarmap, Sarvision oder Geotest. Allein aus seinem eigenen Lehrstuhl seien acht Spin-offs hervorgegangen – eine Zahl, die für sich spricht.

Gleichzeitig sehen beide ein wachsendes Risiko, wenn die Schweiz von zentralen Copernicus-Infrastrukturen ausgeschlossen bleibt. Die Schweiz hat zwar weiterhin Zugang zu den offenen Copernicus-Rohdaten. Das eigentliche Problem liegt jedoch woanders: beim Zugang zu bestimmten Diensten und Plattformen, bei Beteiligungsmöglichkeiten an operationellen Services, bei privilegierten Datenzugängen für bestimmte Anwendungen sowie bei der Mitgestaltung der nächsten Programmgeneration. Gerade die aufbereiteten Produkte, Modelle und Dienstleistungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Wer an ihrer Entwicklung nicht beteiligt ist, hat auch weniger Einfluss auf die zukünftige Ausrichtung des Programms.

Für Schaepman steht dabei die wissenschaftliche Führungsrolle im Fokus:

«Ich will nicht nur reproduzieren, was andere bereits getan haben. Ich will Leadership im Thema.»

Dahinter steht die Überzeugung, dass die Schweiz nicht nur Nutzerin von Erdbeobachtungsdaten sein sollte, sondern auch deren zukünftige Entwicklung mitprägen können muss. Gerade angesichts des Klimawandels, zunehmender Naturgefahren und wachsender Anforderungen an Umweltmonitoring werde die Fähigkeit, neue Methoden, Modelle und Anwendungen mitzuentwickeln, künftig noch wichtiger.

Und, im Bild der Schweiz als führendem Forschungsstandort:

«Die Schweiz ist ein Infrastrukturland. Forschende kommen wegen der Infrastruktur hierher. Aber in der Erdbeobachtung droht ein Standortnachteil.»

Schaepman verweist damit auf einen klassischen Standortvorteil der Schweiz: Internationale Spitzenforschende werden nicht zuletzt durch den Zugang zu erstklassigen Forschungsinfrastrukturen, Netzwerken und wissenschaftlichen Dienstleistungen angezogen. Wird die Schweiz bei wichtigen europäischen Infrastrukturen weniger stark eingebunden, könnte dies auch ihre Attraktivität als Forschungsstandort beeinträchtigen.

Wagner denkt die gleiche Problematik stärker vom Markt her: Schweizer Firmen könnten zwar weiterhin ESA-Projekte realisieren, drohten aber bei Copernicus-Diensten zunehmend aussen vor zu bleiben – bei operationellen Diensten, Firmenbeteiligungen und Marktchancen, die sich rund um das Programm entwickeln. Beide Perspektiven, die wissenschaftliche wie die ökonomische, führen jedoch zur gleichen Folgerung: Die Schweiz verfügt heute über hervorragende Kompetenzen in der Erdbeobachtung, ihre künftige Rolle wird aber wesentlich davon abhängen, in welchem Ausmass sie an den Infrastrukturen, Diensten und Netzwerken beteiligt bleibt, auf denen die nächste Generation von Forschung und Innovation aufbaut.

Die kleine Schwester der Raumfahrt

Zum Schluss ein Bild, das Schaepman im Gespräch verwendet: Erdbeobachtung, sagt er, sei so etwas wie die kleine Schwester der Raumfahrt. Astronauten erzeugen Aufmerksamkeit, Astronomie erzeugt Faszination – Erdbeobachtung dagegen liefert die Daten und ermöglicht ihre Auswertung und Nutzung, die in unzählige Anwendungen des Alltags eingehen, meist ohne dass es jemand bemerkt. Und doch ist die Welt zunehmend auf das angewiesen, was Copernicus abseits des Rampenlichts leistet.

Die Gespräche mit Schaepman und Wagner zeigen, dass Erdbeobachtungsdaten heute nicht nur ein Werkzeug der Wissenschaft, sondern auch forschungsstrategisch, sicherheitspolitisch und wirtschaftlich relevant sind. Sie bilden die Grundlage für Wetter- und Hochwasservorhersagen, Versicherungsmodelle, Biodiversitätsforschung, Klimaanpassung oder die Entwicklung datenbasierter Entscheidungsinstrumente – und damit auch für Antizipation und Erarbeitung von Lösungsmöglichkeiten. Dahinter steht ein komplexes Zusammenspiel aus Satelliten, Forschungsinfrastrukturen, Datenzentren, Modellen und Algorithmen.

Copernicus ist eine europäische Wissensinfrastruktur, die es ermöglicht, unseren Planeten zu verstehen – verlässlich, kontinuierlich und bisher frei zugänglich. Wie lange das so bleibt, ist keine rein technische Frage mehr – sie hängt davon ab, ob Europa bereit ist, ebenso konsequent in die Nutzung seiner Daten zu investieren wie in ihre Erfassung.

Auch für die Schweiz heisst das: Die wissenschaftliche Substanz ist da. Ob sie sich auch künftig in Führungsrolle, Marktchancen und Mitgestaltung übersetzen lässt, entscheidet sich nicht an den eigenen Fähigkeiten, sondern an der Frage, wie eng sie an den europäischen Infrastrukturen beteiligt bleibt.

Michael Schaepman ist Rektor der Universität Zürich und Professor für Fernerkundung am Geographischen Institut der Universität Zürich. Als Experte für Erdbeobachtung forscht er seit vielen Jahren zu satellitengestützter Umweltbeobachtung, Biodiversität und globalen Umweltveränderungen. Er war in mehreren internationalen Programmen und Beratungsgremien der Erdbeobachtung tätig und zählt zu den prägenden Stimmen der europäischen Fernerkundungsforschung.

Wolfgang Wagner ist Professor für Fernerkundung und Dekan der Fakultät für Mathematik und Geoinformation an der Technischen Universität Wien. Er zählt zu den führenden europäischen Experten für satellitengestützte Erdbeobachtung und ist Mitbegründer des Earth Observation Data Centre (EODC), einer zentralen Infrastruktur für die Speicherung und Verarbeitung von Erdbeobachtungsdaten. Seine Forschung beschäftigt sich insbesondere mit der Beobachtung von Bodenfeuchte, Vegetation und Umweltveränderungen mithilfe von Satellitendaten