Pressemitteilung vom 15. Januar 2026

Satellitendaten liefern Mehrwert für behördliches Gewässermonitoring

Forschungsprojekt BIGFE abgeschlossen / Anwenderleitfaden veröffentlicht

Warum nicht nutzen, was verfügbar ist? Getreu diesem Motto wurde in den vergangenen 3,5 Jahren in dem vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) koordinierten Forschungsprojekt BIGFE das Potenzial von Satellitendaten für die Überwachung der Wasserqualität von Seen und Talsperren herausgearbeitet und bewertet. Die Ergebnisse und die Herangehensweise sind in einem Anwenderleitfaden zusammengefasst und veröffentlicht.

Im Leuchtturmprojekt BIGFE (Binnengewässermonitoring mit Fernerkundung) des ehemaligen Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) wurde mit Partnern aus Hamburg, Baden-Württemberg und Sachsen die Anwendbarkeit von Satellitendaten für die Ermittlung des Gewässerzustands von Seen und Talsperren in Deutschland untersucht und Empfehlungen erarbeitet, wie Behörden dies nutzen können. Dabei wurden Daten von 109 Gewässern in 13 Bundesländern mit Satellitendaten der Sentinel-Missionen aus dem Copernicus-Programm der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) verglichen, unter anderem die Wassertemperatur, die Sichttiefe, die Trübung und das Chlorophyll (Algenvorkommen).

Die Nutzung von Satellitendaten für das Monitoring der Gewässerqualität ist im Vergleich zu Anwendungen im terrestrischen Bereich, wie etwa beim Monitoring des Waldzustands, immer noch schwach entwickelt. Die in BIGFE erarbeiteten Grundlagen zur Aussagekraft, Unsicherheit und Verlässlichkeit der Satellitendaten bieten die Basis für eine sachgerechte Umsetzung der Satellitenfernerkundung in das behördliche Gewässermonitoring. Diese leistet hierbei nicht nur hervorragende Dienste bei der Erweiterung und Verbesserung der Aussagekraft von bisherigen Monitoringverfahren, sondern erlaubt auch für sich genommen bereits eine robuste Zustandsermittlung von Gewässern, etwa anhand des trophischen Zustands oder des Auftretens von Algenblüten.

Im Projekt wurden praxistaugliche Auswertungsverfahren der räumlichen und zeitlichen Auflösung sowie zur Aggregation der Satellitendaten erarbeitet. So zeigte sich, dass eine elementare Komponente der Seenbewertung, die Trophieklassifikation, in welcher nährstoff- bzw. algenreiche Gewässer (eutroph) von nährstoff- bzw. algenarmen Gewässern (oligotroph) unterschieden werden, mithilfe von Satellitendaten verlässlich durchführbar ist. Sie steht damit den herkömmlichen, personalintensiven Beprobungen durch Behördenmitarbeiter:innen nicht nach. Auch die Grenzen der Verfahren wurden ermittelt und damit die fachliche Notwendigkeit für die Fortführung der klassischen feld- bzw. laborbasierten Untersuchungen für tiefergehende Fragestellungen dokumentiert. Optimal wäre also ein Mix aus klassischen und satellitenbasierten Methoden.

Eine besondere Stärke der Satellitendaten ist die hohe räumliche und zeitliche Auflösung, da die Überflüge über Deutschland zum Teil täglich (z.B. für den Sentinel-Satelliten S3) bzw. alle 2 bis 3 Tage für den Sentinel-Satelliten S2 erfolgen. Eine so häufige Erfassung der Wasserqualitätsmessgrößen ist ansonsten nur noch mithilfe von sehr teuren Messbojen möglich, aber nicht in der herkömmlichen Art und Weise mit Feldprobenahmen durch Mitarbeitende. So können mit den Satellitendaten beispielsweise Lücken im herkömmlichen Monitoring geschlossen und vor allem jene Seen beobachtet werden, die nicht im Untersuchungsprogramm der Behörden sind.

Ein weiteres Projektziel war, den Landesumweltämtern die Nutzung frei verfügbarer Satellitendaten aufzuzeigen und Möglichkeiten zu erarbeiten, wie diese Eingang in den behördlichen Alltag finden. Mit der im BIGFE ermittelten breiten Datenbasis und der soliden Methodik erarbeiteten die Projektbeteiligten Handlungsempfehlungen für die Überbrückung der sprichwörtlich "letzten Meile". Damit wird unter Praktikern die Lücke bezeichnet, die zwischen der wissenschaftlich fundierten Bereitstellung der Satellitendaten und der Anwendung dieser Daten in der behördlichen Praxis klafft.

Seit dem August 2024 werden nun im Projekt "Algenmonitor" die in BIGFE getesteten satellitenbasierten Verfahren gemeinsam mit dem Umweltbundesamt und der Bundesanstalt für Gewässerkunde in ein operationelles System überführt. Damit sollen Beobachtungen von Algenentwicklungen wie etwa die Früherkennung von Algenblüten in naher Echtzeit möglich werden.

Das Projekt BIGFE (Erfassung der Wasserqualität und Wasserflächenausdehnung von Binnengewässern durch Fernerkundung) wurde durch das ehemalige Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) im Rahmen der Copernicus-Initiative als Leuchtturmprojekt mit 1,4 Mio. Euro gefördert. Unterstützt wurde die Prozessierung der Satellitendaten durch die mittelständischen Unternehmen Brockmann Consult GmbH in Hamburg und EOMAP GmbH & Co. KG in Seefeld (Bayern), die sich auf Anwendungen für Gewässer spezialisiert haben.

Weitere Informationen:

Der Anwenderleitfaden: https://www.ufz.de/export/data/496/304462_BIGFE-Anwenderleitfaden-2025.pdf

Veröffentlichungen von Handlungsempfehlungen in der Fachzeitschrift "KW Korrespondenz Wasserwirtschaft":

Friese et al., Nutzung von Satellitendaten in der behördlichen Überwachung der Gewässergüte von Seen und Talsperren in Deutschland – Ergebnisse eines Projekts zum Binnengewässer-Monitoring mit Satellitenfernerkundung (BIGFE), KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2025

Laue et al., Satelliten-basierte Überwachung der Wasserqualität von Stand- und Fließgewässern in Deutschland – Beispiele, Schnittstellen und Wege zur behördlichen Integration (BIGFE), KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2025

Publikationen:

Schmidt et al., Evaluating Satellite-Based Water Quality Sensing of Inland Waters on Basis of 100+ German Water Bodies Using 2 Different Processing Chains, Remote Sensing, 2024. https://doi.org/10.3390/rs16183416

Schröder et al., Exploring Spatial Aggregations and Temporal Windows for Water Quality Match-Up Analysis Using Sentinel-2 MSI and Sentinel-3 OLCI Data, Remote Sensing, 2024. https://doi.org/10.3390/rs16152798

Weitere Informationen

Prof. Dr. Karsten Rinke
Leiter des UFZ-Departments Seenforschung
karsten.rinke@ufz.de

Prof. Dr. Kurt Friese
UFZ-Department Seenforschung
kurt.friese@ufz.de

UFZ-Pressestelle

Susanne Hufe
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