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Sentinel-5P TROPOMI – Aerosol Layer Height (ALH), Level 3 – Global

Aerosols are an indicator for episodic aerosol plumes from dust outbreaks, volcanic ash, and biomass burning. Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. The Aerosol layer height is provided in kilometres. The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product is created in the scope of the project INPULS. It develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

METOP GOME-2 - Formaldehyde (HCHO) - Global

The Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) instrument continues the long-term monitoring of atmospheric trace gas constituents started with GOME / ERS-2 and SCIAMACHY / Envisat. Currently, there are three GOME-2 instruments operating on board EUMETSAT's Meteorological Operational satellites MetOp-A, -B, and -C, launched in October 2006, September 2012, and November 2018, respectively. GOME-2 can measure a range of atmospheric trace constituents, with the emphasis on global ozone distributions. Furthermore, cloud properties and intensities of ultraviolet radiation are retrieved. These data are crucial for monitoring the atmospheric composition and the detection of pollutants. DLR generates operational GOME-2 / MetOp level 2 products in the framework of EUMETSAT's Satellite Application Facility on Atmospheric Chemistry Monitoring (AC-SAF). GOME-2 near-real-time products are available already two hours after sensing. The operational HCHO total column products are generated using the algorithm GDP (GOME Data Processor) version 4.x integrated into the UPAS (Universal Processor for UV / VIS Atmospheric Spectrometers) processor for generating level 2 trace gas and cloud products. For more details please refer to relevant peer-review papers listed on the GOME and GOME-2 documentation pages: https://atmos.eoc.dlr.de/app/docs/

Katrin Eder: „Hochwasserschutz und -vorsorge bleiben eine Daueraufgabe“

Umweltministerium stellt Erweiterung des 7-Punkte-Plans vor – HydroZwilling bedeutet einen Quantensprung „Rheinland-Pfalz ist besonders stark von der Erderhitzung betroffen. Das bedeutet, dass damit auch die Wahrscheinlichkeit von Extremwetterereignissen steigt. Wir müssen also vorsorgen. Das ist unsere dauerhafte Verpflichtung aus der verheerenden Ahrtal-Katastrophe. Das ist aber auch notwendig um die Bürgerinnen und Bürger in allen Teilen unseres Bundeslandes möglichst gut zu schützen. Dies ist eine Gemeinschaftsaufgabe auf allen politischen und gesellschaftlichen Ebenen – im Wissen, dass es einen bestmöglichen, aber keinen absoluten Schutz geben kann. Um dies zu gewährleisten, habe ich vor zwei Jahren einen Sieben-Punkte-Plan zur Verbesserung der Hochwasservorsorge in Rheinland-Pfalz vorgestellt. An diesem wurde seither kontinuierlich weitergearbeitet. Denn Hochwasserschutz und -vorsorge sind eine Daueraufgabe“, erklärte Umwelt- und Klimaschutzministerin Katrin Eder, die in Mainz einen Überblick über die Weiterentwicklung des 7-Punkte-Plans gab. Hier die wesentlichen Punkte: Der HydroZwilling ist ein 3D-Simulations- und Visualisierungsmodell für Wassergefahren auf der gesamten Landesfläche. In der Endausbaustufe kann jede Person in Rheinland-Pfalz mit modelltechnisch bestmöglicher Genauigkeit in einem 3-D-Modell sehen, wie sich ein Starkregen- oder Hochwasserereignis auf ihren Ort, ihre Straße, ihr Haus auswirken könnte. Dieses landesweite, IT-gestützten Modellsystem („HydroZwilling RLP“) befindet sich aktuell im fortgeschrittenen Aufbau. Es soll für ganz Rheinland-Pfalz dazu dienen, neben der durch Überflutung betroffenen Fläche auch die Wirkung möglicher Schutzmaßnahmen simulieren und beurteilen zu können. Diese Informationen können die Kommunen zum Beispiel auch für die Aufstellung der Alarm- und Einsatzpläne des Katastrophenschutzes nutzen. Das System soll allen rheinland-pfälzischen Kommunen für eigene Detail-Berechnungen zur Verfügung gestellt werden. Voraussichtlicher Zeitplan: Im 4. Quartal dieses Jahres sollen die Kommunen Zugang zu dem System erhalten (zunächst nur für die Simulation von Starkregenereignissen). Voraussichtlich im Frühjahr 2026 erfolgt die 3D-Visualisierung der Sturzflutgefahren für die Öffentlichkeit. 2026 steht die Erweiterung des kommunalen und öffentlichen Modells für Hochwassergefahren an. Dazu Umweltministerin Katrin Eder: „Der HydroZwilling ist ein Quantensprung zu allen bisherigen Systemen und eine ganz praktische Hilfe für die Bürgerinnen und Bürger. Wir beschreiten hier bundesweites Neuland. Die Erarbeitung möglichst präziser Karten und Simulationen wird sich über Jahre weiterentwickeln.“ Die Berücksichtigung historischer Hochwasser in den Pegelstatistiken: Hierzu werden historische Wasserstandsmarken aufwändig in Abflüsse umgerechnet, die letztlich für die Pegelstatistiken genutzt werden können. Dieser Prozess läuft noch. Konkret: Arbeiten laufen an der Kyll, Vorbereitungen an der Wied. Auch hier wird Neuland betreten. Um historische Hochwasserabflüsse zu ermitteln und in die Hochwasser-Statistiken einarbeiten zu können sind gründliche Recherchen (z.B. zur damaligen Geländetopographie, Landnutzung und Bebauung im Umfeld der Markierung) notwendig. Dieser Prozess wird sich über die kommenden Jahre weiter fortsetzen. Überarbeitung der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten: Alle Hochwassergefahrenkarten für alle Risikogewässer des Landes werden derzeit mit dem HydroZwilling neuberechnet. Darüberhinausgehend erfolgt die Berechnung für alle weiteren Gewässer – unter Berücksichtigung zusätzlicher Szenarien (HQ 5, 10, 15 etc.) und Informationsangaben (u.a. Fließgeschwindigkeiten) in den Karten. Das umfangreiche Datenmaterial soll zur Unterstützung betroffener Personen und Einsatzkräfte dienen. Aus diesem Grund werden alle Risikogewässer des Landes, auch in den kommenden Jahren noch, umfangreich vermessen. Die Hochwassergefahrenkarten liegen voraussichtlich bis Ende 2025 vor. Gesetzliche ÜSG-Ausweisung: Wir schaffen derzeit eine gesetzliche Grundlage, die HQ100-Linie bzw. das Überschwemmungsgebiet (ÜSG) zukünftig unmittelbar aus den regelmäßig zu überprüfenden und dann ggf. zu aktualisierenden Hochwassergefahrenkarten und damit aktualisierten ÜSG abzuleiten, ohne dass es eines Festsetzungsverfahrens bedarf. Dies geschieht im Rahmen der angestrebten Novelle des Landeswassergesetzes. Die Erarbeitung des Gesetzes ist in Arbeit. Angestrebt wird, das Gesetz möglichst noch 2025 zu verabschieden. Durch die Novellierung des Landeswassergesetzes würden die Abläufe der Verwaltung erheblich vereinfacht und die Einheitlichkeit zwischen den informativen Hochwassergefahrenkarten und den rechtlich verbindlichen Überschwemmungsgebieten hergestellt. Überprüfung aller RLP Pegel auf HQextrem: Derzeit werden alle Pegel in RLP überprüft, ob eine bauliche Anpassung gegen ein Extremhochwasser erforderlich ist oder ob zusätzliche Maßnahmen, wie der Bau eines zweiten, zusätzlichen Pegels für diesen Extremfall, nötig ist. Satellitenkommunikation für Pegel: Das Ziel ist eine redundante, hochwasserunabhängige Satellitenkommunikation für die Datenübertragung. Diese wird an Pilotstandorten getestet. Die Teststationen sind inzwischen bestückt. Sie liefern zuverlässig auch über Satellit Wasserstandsdaten. In einem zweiten Schritt wird geprüft, für welche weiteren Pegel im Land die Erweiterung um eine redundante Satellitenkommunikation sinnvoll ist. HKC – Hochwasser-Risikocheck online: Mit dem Hochwasser-Risikocheck soll die Eigenvorsorge von Betroffenen aktiviert werden. Durch das HKC e.V. (HochwasserKompetenzCentrum Köln e.V.) wird für Rheinland-Pfalz ein Online-Tool erstellt (Erarbeitung läuft), das auf Basis der verfügbaren Grundlagendaten adressgenaue Bewertungen der Gefährdung durch Hochwasser und Sturzfluten aufzeigt und konkrete Maßnahmen zur Schadensminimierung bereitstellt. Das Tool richtet sich insbesondere an Hausbesitzende oder Mieterinnen und Mieter, die im Bestand wohnen oder neu bauen wollen, adressiert aber auch gewerblich genutzte Immobilien, beispielsweise aus der Industrie. Ziel ist, die Eigenvorsorge bei Hochwasser und Starkregen zu stärken. Die Fertigstellung des Hochwasser-Risikochecks für RLP erfolgt bis Mitte 2026. Zusammenarbeit mit DWD: Das Landesamt für Umwelt (LfU) hat mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) im Dezember 2022 eine Vereinbarung zur „Nutzerorientierten Verbesserung der Kommunikation von Wetter- und Hochwasserinformationen“ abgeschlossen. Die Erhebung der Nutzererfahrungen fand durch eine bundesweite Umfrage statt. Daraus resultiert: Derzeit werden Konzepte für e-learning tools entwickelt. Sie geben Einblick über die Erstellung von Wetter- und Hochwasservorhersagen. Alle Vorhersagen sollen gut und einfach verständlich werden. Fachberatung Wasserwehr: Die Fachberatung ist weitgehend umgesetzt; nahezu alle Stellen (5 von 6) bei SGD Nord und SGD Süd sind besetzt. Die Ausbildung der Kolleginnen und Kollegen läuft. EDV-Werkzeuge zur Unterstützung der Beratung sind im Aufbau. Sie werden die Einsatzkräfte der Wasserwehren und der Gefahrenabwehr beraten – während einer Hochwasserlage, aber insbesondere im Vorfeld bei der Erstellung von Alarm- und Einsatzplänen, um so ein maximales Schutzniveau herstellen zu können. „Hochwasservorsorge und Hochwasserschutz sind für uns eine Verpflichtung. Als Lehre aus der Ahrtal-Katastrophe geht Rheinland-Pfalz an vielen Stellen innovative Wege. Bei diesem Engagement werden wir nicht nachlassen, weil der fortschreitende Klimawandel die Risiken erhöht“, so Klimaschutzministerin Katrin Eder.

Entwicklung und Validierung von kunststoffbasierten Strukturen und Thermalkomponenten für Kleinsatelliten, Teilvorhaben: Entwicklung einer kunststoffbasierten thermisch optimierten 3U-Struktur und eines entfaltbaren Radiators

Akustische Populationserfassung an entlegenen Standorten durch Edge-KI und Satellitenkommunikation, Akustische Populationserfassung an entlegenen Standorten durch Edge-KI und Satellitenkommunikation

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), CIRRUS-HL – Die HALO Mission zu Zirren in hohen Breiten Umbrella Proposal HALO2020 - CIRRUS-HL

Die Mission CIRRUS-HL – Zirren in hohen Breiten nutzt das Forschungsflugzeug HALO gemeinsam mit Modellen und Satelliten, um die Nukleation, den Lebenszyklus und die Klimawirkung von Eiswolken in hohen Breiten, einer Region mit massiven anthropogenen Klimaänderungen, genauer zu bestimmen. InhaltSchnellste und massivste anthropogen verursachte Änderungen der Erdoberflächentemperatur finden in hohen Breiten statt. Hier führen Eiswolken im Winter zu einem großen positiven Strahlungsantrieb. Direkte Messungen der mikrophysikalischen Eigenschaften von Eiswolken und ihrer Variabilität sind jedoch unvollständig und Eisanzahlkonzentrationen werden in Klimamodellen nicht adäquat repräsentiert, dies schränkt die Aussagekraft von Klimamodellen in hohen Breiten deutlich ein. Die Messkampagne CIRRUS-HL, in den letzten 6 Jahren die einzige HALO Messkampagne mit in situ Wolken-Instrumentierung nutzt neuere Wolkensonden gemeinsam mit umfangreichen Spurengas-, Aerosol- und Strahlungs-Messungen um die Nukleation, den Lebenszyklus und die Klimawirkung von Eiswolken in hohen Breiten genauer zu bestimmen. Die Flugzeugmessungen werden begleitet von Messaktivitäten von Bodenstationen und Satelliten, und liefern Daten für Prozessmodelle und die Evaluierung von globalen Klimamodellen. Die CIRRUS-HL Mission ist eingebunden in einen internationalen Verbund an Messaktivitäten in der Arktis und besitzt als Alleinstellungsmerkmal einen Fokus auf Eiswolken. Von Oktober bis Dezember 2020 werden in Nordeuropa und Kanada 20 Flüge mit dem Forschungsflugzeug HALO, stationiert in Oberpfaffenhofen und Keflavik, Island, durchgeführt, um die Eigenschaften von Eiswolken genau zu vermessen, die sich in verschiedenen dynamischen Regimes wie zum Beispiel Frontensystemen oder orographisch induzierten Hebungen von Luftmassen gebildet haben. Eigenschaften von Zirren, die sich entweder unterhalb von 238 K in situ homogen oder heterogen gebildet haben, oder die ihren Ursprung in einer flüssigen oder Mischphasen-Wolke bei Temperaturen oberhalb von 238 K haben werden differenziert. Die CIRRUS-HL Mission liefert 1.) einen neuen Datensatz der mikrophysikalischen Eigenschaften von Eiswolken in hohen Breiten zur Verbesserung des Prozessverständnisses der Eisnukleation und zum Vergleich mit Satellitenbeobachtungen und Klimamodellen, 2.) neue Einblicke in den Transport von Aerosolen in hohe Breiten und ihre Prozessierung in Mischphasen- und Eiswolken und 3.) umfassende Beobachtungen von Strahlungseigenschaften von Eiswolken in hohen Breiten im Frühwinter. Der umfangreiche Datensatz zu Eiswolken dient dazu, das Verständnis der Rolle von arktischen Zirren im Klimasystem zu erhöhen.

Optimierung der Konnektivität für automobile Anwendungen in hybriden Satelliten / terrestrischen 5G Netzwerken mittels künstlicher Intelligenz, Teilvorhaben: KI-unterstützte Satellitenkommunikation und Verbundprojektleitung

Fernerkundung der bodennahen Atmosphaere und der Erdoberflaeche

Mit Methoden der Fernerkundung sollen physikalische Parameter erfasst werden, die in umweltrelevante Untersuchungen der bodennahen Atmosphaere und der Erdoberflaeche Eingang finden.Fuer flaechendeckende Untersuchungen sind Analysen von Satellitenszenen (z.B. von METEOSAT und NOAA) vorgesehen, wobei die Bestimmung von Oberflaechentemperaturen im Vordergrund steht. Mit Hilfe der dazu notwendigen Strahlungstransportmodelle soll ebenfalls versucht werden, Stoffkonzentrationen in der Atmosphaere zu erfassen. Bei den eingebundenen Methoden liefert das DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) Stoffkonzentrationen in der Atmosphaere, die ueber eine Weglaenge von einigen Kilometern integriert sind. Fuer die Bestimmung der fuer den Schadstofftransport wichtigen Windgeschwindigkeiten werden sowohl akustische (Sound Direction und Ranging, SODAR) als auch optische Methoden (Szintillationsanemometrie) eingesetzt.

Sentinel-5P TROPOMI Surface Nitrogendioxide (NO2), Level 4 – Regional (Germany and neighboring countries)

The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product displays the Nitrogen Dioxide (NO2) near surface concentration for Germany and neighboring countries as derived from the POLYPHEMUS/DLR air quality model. Surface NO2 is mainly generated by anthropogenic sources, e.g. transport and industry. POLYPHEMUS/DLR is a state-of-the-art air quality model taking into consideration - meteorological conditions, - photochemistry, - anthropogenic and natural (biogenic) emissions, - TROPOMI NO2 observations for data assimilation. This Level 4 air quality product (surface NO2 at 15:00 UTC) is based on innovative algorithms, processors, data assimilation schemes and operational processing and dissemination chain developed in the framework of the INPULS project. The DLR project INPULS develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

Sentinel-5P TROPOMI - Aerosol Optical Depth (AOD), Level 3 - Global

Aerosol optical depth (AOD) as derived from TROPOMI observations. AOD describes the attenuation of the transmitted radiant power by the absence of aerosols. Attenuation can be caused by absorption and/or scattering. AOD is the primary parameter to evaluate the impact of aerosols on weather and climate. Daily AOD observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product is created in the scope of the project INPULS. It develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

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