Die Meeresökosysteme sind vielen direkten, vom Menschen verursachten Belastungen ausgesetzt. Einige haben globale Auswirkungen, wie die Erwärmung des Wassers, die die Meeresströmungen und das globale Klima verändert; andere sind regional, wie die Versauerung der Meere, Überfischung und invasive Arten; wieder andere sind lokal, wie Verschmutzung und Stranderosion. Diese Stressfaktoren, die im Ozean noch häufiger auftreten, können kumulative Auswirkungen auf die Meeresökosysteme haben, die die Grundlage für das bilden, was wir heute als Blaue Wirtschaft bezeichnen (die von der Fischerei über die Freizeitnutzung bis hin zum Abbau reicht). Es wird erwartet, dass ihre Auswirkungen in geschlossenen und halbgeschlossenen Becken wie dem Mittelmeer oder dem Golf von Mexiko, um nur zwei zu nennen, noch stärker sein werden, wo die hohe Bevölkerungsdichte und die Auswirkungen des groß angelegten Tourismus die Auswirkungen anderer kommerzieller maritimer Aktivitäten noch verstärken. Ein besseres Wissen über die Folgen dieses Zusammenwirkens von Stressfaktoren auf die biologische Vielfalt der Meere und das Funktionieren der Ökosysteme ist für unser Überleben als Gesellschaft und als Spezies unerlässlich.

Obwohl die Ozeane 70 % der Erdoberfläche und 99 % der Ökosysteme ausmachen und 91 % aller Arten beherbergen, konnten durch In-situ-Messungen und -Beobachtungen bisher nur weniger als 5 % der Weltmeere erforscht werden. Die Erdbeobachtung per Fernerkundung mit hochauflösenden Satellitenbildern ist für die Überwachung der Ozeane und die davon abhängige Blaue Wirtschaft unersetzlich, da sie der Fischereiindustrie Einblicke in Ökosysteme und Meereslebewesen verschafft, Temperaturen misst (was beispielsweise für die Wettervorhersage unerlässlich ist) oder Schifffahrtsrouten überwacht und Schiffe ortet. Außerdem können sehr hochauflösende Satellitendaten mit wenigen In-situ-Beobachtungen (z. B. autonome Beobachtungsplattformen - Bojen, Verankerungen, Gelegenheitsschiffe) kombiniert werden, um Berechnungsmodelle zu erstellen. Letztendlich kann dies eine noch nie dagewesene Fähigkeit zur Beobachtung, zum Verständnis und zur Vorhersage von maritimen Ereignissen bieten, die sich auf die Sicherheit und Nachhaltigkeit auswirken.

Fernerkundungstechnologien bieten eine Vielzahl von Vorteilen, darunter eine höhere taxonomische Auflösung und die Möglichkeit, schnell - oft nahezu in Echtzeit - Informationen über große geografische Gebiete oder große Zeiträume zu liefern. Der technologische Fortschritt entwickelt sich in zwei wesentliche Richtungen: (i) innovative molekulare Ansätze zur raschen Bewertung der biologischen Vielfalt und (ii) (optische) Sensorsysteme, die es uns ermöglichen, Daten über weite räumliche und zeitliche Bereiche zu sammeln. Methoden, die beide Möglichkeiten in sich vereinen, sind daher äußerst sinnvoll.

Dank Fernerkdungungssystemen und Erdbeobachtungsmissionen sind verschiedene Verbesserungen bei Anwendungen wie z. B:

• Kartierung der Fanggebiete

• Vorhersage von Algenblüten

• Bessere Vorhersage von Gebieten, die durch Eisschmelze neu erschlossen werden könnten.

• Überwachung von Wassertiefe, Wind, Wellen und Strömung für erneuerbare Energien und Schiffsnavigation

• Vorhersagen zum regionalen Meeresspiegelanstieg und zu Sturmfluten

• Überwachung und Bekämpfung von Küstenerosion

• Einhaltung von Umweltvorschriften und Meeresschutzgebieten (MPA).

Optische, thermische und Radarbilder von Luft- und Satellitensensoren bieten viele neue Möglichkeiten für die direkte Überwachung der biologischen Vielfalt, für die Beobachtung von Mustern an Land und im Meer, die in direktem Zusammenhang mit der biologischen Vielfalt stehen, oder für die Bereitstellung von Umweltdaten, die für die Erstellung von Vorhersagemodellen für die Verteilung von Arten und Lebensräumen benötigt werden.

Nehmen wir zum Beispiel die Sentinel-Mission. Sentinel 1 ist ein C-Band-SAR-Satellit (Synthetic Aperture Radar), der in der Lage ist, Wolken zu durchdringen und Bilder in verschiedenen Modi und Bandbreiten zu liefern, die für die Bedürfnisse der Meere und der maritimen Wirtschaft, die Überwachung der Ausdehnung des Meereises, die Überwachung von Ölverschmutzungen und die Erkennung von Schiffen für die maritime Sicherheit relevant sind. Die Art und Weise, wie Radarwellen von Objekten reflektiert werden, hilft bei der Bestimmung der Größe und Zusammensetzung von Gezeiten- und Salzwiesenlebensräumen. Die optischen Bilder von Sentinel-2 mit einer Auflösung von 10 Metern (wie auch beim Sentinel-1 Satellit) werden unsere Fähigkeit, Veränderungen in den Lebensräumen der Küstenzonen, zwischen den Gezeiten und im flachen Subtidalbereich zu erkennen, erheblich verbessern. In der Zwischenzeit ist Sentinel-3 für die Betrachtung der Farben des Ozeans, der Höhenmessung und der Meeresoberflächentemperatur im weiten Feld ausgelegt. Sentinel-3 wird die Fortschritte anderer Ozeanbeobachtungssatelliten wie SeaWiFS, MERIS und MODIS fortsetzen. Die Nutzung von Fernerkundung ist sehr kosteneffizient und kann mit herkömmlichen In-situ-Messungen ergänzt werden. Die In-situ-Messungen beruhen in der Regel auf diskreten Datensätzen mit begrenzter räumlicher und zeitlicher Abdeckung, was die Analyse der Phytoplanktondynamik im Hinblick auf menschliche Aktivitäten einschränkt.

Wissenschaftlich qualifizierte und regelmäßig aktualisierte digitale Daten helfen Wissenschaftlern, die Umwelt im Meer und die biologische Vielfalt zu schützen. Die Überwachung der Wasserqualität, der Temperatur, der Strömungen, des Salzgehalts, des Meereises, des Meeresspiegels oder des Windes sowie Einblicke in die Biogeochemie sind für das menschliche Wohlergehen, die nachhaltige Aquakultur, die Öl- und Gasexploration, den Tiefseebergbau und den Sektor der erneuerbaren Energien im Meer von entscheidender Bedeutung - dies sind nur einige der Anwendungen, bei denen satelliten- und flugzeuggestützte Daten für die Umwelt-, Klima- und ozeanografische Forschung genutzt werden.

Nutzer von Satellitendaten können hochauflösende Küstenmodelle entwickeln, um Küstengebiete zu verwalten und zu überwachen, damit Aquakulturfarmen und die nachhaltige Nutzung der lebenden Ressourcen des Meeres besser gesteuert werden können. EO-Daten sind unerlässlich für die Erstellung sicherer und ökologisch bewusster Meeresnavigationskarten, die Überwachung mariner Lebensräume und benthischer Ökosysteme, gefährdeter Küstengebiete oder die Bewertung von Infrastrukturen. Sie verbessern die Sicherheit auf See und die Bekämpfung von Umweltverschmutzungen, indem sie ozeanische Parameter für die Vorhersage von Verschmutzungen wie durch Öl, die Identifizierung von Schiffen, die Erkennung illegaler Fischerei, die Validierung von AIS-Daten, die Erkennung von Küstenerosion und die Identifizierung von Algenblüten liefern. Mit Hilfe von SAR-Satellitendaten (Synthetic-Aperture-Radar) können Schiffe auch in weitläufigen Meeresgebieten geortet werden; mit Hilfe von optischen VHR-Satellitendaten lassen sich Details wie der Schiffstyp und genaue Messungen ermitteln.

Der Copernicus Marine Service ist bestrebt, kritische Indikatoren zur Überwachung der sich verändernden Umweltbedingungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel bereitzustellen. Bestimmte Parameter helfen dabei, die lebenswichtigen Gesundheitsmerkmale des Ozeans und die Veränderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel zu verfolgen: Zu wissen, wie viel Wärme im Meer gespeichert ist, wie hoch der pH-Wert des Ozeans ist, wie schnell der Meeresspiegel steigt und wie schnell das Meereis schmilzt, ist für das Verständnis des aktuellen Zustands und der Veränderungen des Meeres und des Klimas unerlässlich. Diese Informationen sind von entscheidender Bedeutung, um die mit der globalen Erwärmung einhergehenden ozeanischen und atmosphärischen Veränderungen zu bewerten und ihnen zu begegnen. Diese Daten können von Wissenschaftlern, Entscheidungsträgern, Umweltbehörden und der breiten Öffentlichkeit genutzt werden, um die Reaktionen unserer Umweltrichtlinien zu messen.

Die Wertschöpfungskette der Meeresüberwachung deckt viele Bereiche ab, die mit der Nutzung und Erhaltung der Küsten und Meere zusammenhängen, wie Aquakultur, Fischerei, Wasserqualität und Seeverkehr. Während dies immer noch hauptsächlich die Aufgabe von Nutzern aus dem öffentlichen Sektor ist, hat die zunehmende Bedeutung der blauen Wirtschaft zu einem deutlichen Anstieg der Nutzer aus dem privaten Sektor geführt.