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Dem Klimawandel auf der Spur

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Wie salzhaltig sind die Ozeane? Wo ist wie viel Feuchtigkeit in den Kontinenten gespeichert? Für verlässliche Klimaprognosen müssen weltumspannende Messungen durchgeführt werden. Die heute noch lückenhafte Datenbasis soll nun ein Erdbeobachtungssatellit erweitern – mit revolutionärer Technik.

Der beständige Wasserkreislauf zwischen Ozeanen, Land und Atmosphäre hat einen wichtigen Einfluss auf unser Klima. Ist seine Zirkulation gestört, wirkt sich das unmittelbar auf Regenmengen, Temperaturen und die Windsysteme der betroffenen Regionen aus. Zwar sammelt sich der ganz überwiegende Teil des weltweiten Wasservorkommens in den Ozeanen. Entscheidend für das globale Wettergeschehen sind aber auch die rund 0,001 Prozent, die als Wasserdampf in die Atmosphäre verdunsten.

Durch Verdunstung und Niederschlag verändert sich permanent der Salzgehalt an der Oberfläche der Ozeane, was wiederum Einfluss darauf hat, mit welcher Intensität die Weltmeere um die Erdkugel kreisen. Denn: Der Oberflächensalzgehalt beeinflusst die Dichte und damit das Gewicht der Ozeane.

So ist der Salzgehalt der Ozeane neben anderen Faktoren beispielsweise dafür verantwortlich, wie viel warmes Wasser – und mit ihm auch milde Luftmassen – vom Golfstrom in unsere Breiten transportiert wird. Verringert sich hingegen der Salzgehalt in den Polarregionen rapide, kann von einem schnellen Abschmelzen der Eiskappen und einem steigenden Meeresspiegel ausgegangen werden.

 

Lebenswichtige Information

 

Da es einen direkten Zusammenhang zwischen der Boden- und der atmosphärischen Feuchtigkeit gibt, ist auch der Wassergehalt des Festlands eine wichtige Kennzahl der Klimaforschung. Ob Niederschlag in der Erde versickern kann oder oberflächlich abfließt, hängt nicht zuletzt davon ab, wie viel Wasser schon im Boden gespeichert ist. Bei der Vorhersage von Hochwassern kann die Kenntnis über den aktuellen Wasserhaushalt des Erdreichs also eine lebenswichtige Information sein.

Für ein besseres Verständnis der Bodenfeuchte und des Salzgehalts der Ozeane sind umfangreiche, flächendeckende Messreihen erforderlich. Hier gibt es bis heute aber nur wenige Daten, die aus unregelmäßigen Stichproben resultieren. Aus den punktuellen Messungen von Bojen oder Forschungsschiffen lassen sich kaum Aussagen über Klimaveränderungen im globalen Maßstab ableiten.

Um diese Datenlücken zu schließen, wurde am 2. November 2009 vom Raumbahnhof Plessezk, 800 Kilometer nördlich von Moskau, der Forschungssatellit SMOS ins All geschossen. SMOS ist der zweite Satellit aus dem Erdbeobachtungsprogramm „Earth Explorer Missions“ der ESA. Sein Bruder GOCE, auf dessen Daten auch verschiedene Projekte der GEOTECHNOLOGIEN fußen, wurde zur Messung des Erdschwerefelds bereits im März 2009 gestartet.

 

Langjährige Forschung

 

SMOS macht sich zu Nutzen, dass jeder physikalische Körper aufgrund seiner Temperatur und seiner elektrischen Eigenschaften eine natürliche, ganz bestimmte elektromagnetische Strahlung aussendet. Die Intensität dieser Strahlung wird auch vom Salzgehalt in den Ozeanen und von der Wassermenge in den Landmassen maßgeblich beeinflusst.

Satellitentest

 


Nach seinem Transport zum Weltraumbahnhof Plessezk wurde die Funktionsfähigkeit des SMOS-Satelliten noch einmal ausgiebig überprüft (Bild: ESA).

Damit diese Strahlung verlässlich untersucht werden kann, müsste sich eine Antenne an Bord eines Satelliten allerdings eigentlich über einen Durchmesser von 15 Metern erstrecken  – eine Größe, die zu einer Kostenexplosion der SMOS-Mission geführt hätte. Nach zehn Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit gelang es schließlich, ein Mikrowellenradiometer zu konstruieren, das eine herkömmliche Antenne durch das Zusammenspiel von vielen kleinen Empfängern simulieren kann. So beträgt der Durchmesser der drei ausklappbaren Arme, auf die sich die insgesamt 69 Antennen des neuartigen Mikrowellenradiometers verteilen, keine zweieinhalb Meter.

In den kommenden drei bis fünf Jahren wird SMOS aus einer mittleren Höhe von 763 Kilometern jeden Punkt der Erde alle drei Tage ins Visier nehmen. Am Ende seiner Mission soll der Satellit genug Daten gesammelt und zur Bodenstation im spanischen Villafranca gesendet haben, um die Vorhersage von Klimaveränderungen ein gutes Stück verlässlicher zu machen.

RD, iserundschmidt 12/2009


Zahlreiche Forschungsprojekte der GEOTECHNOLOGIEN beschäftigten sich in den letzten Jahren schon mit der „Erfassung des Systems Erde aus dem Weltraum“. Aktuell sind dies die Projekte Future Missions, LOTSE – CHAMP GRACE und REAL-GOCE, die sich überwiegend mit der Analyse der Magnet- und Schwerefelddaten der Satellitenmissionen CHAMP, GRACE und der im März 2009 gestarteten Mission GOCE befassen.

Weitere Informationen zur SMOS-Mission finden Sie auf den Seiten des deutschen Projektbüros und der ESA,  technische Daten des Satelliten auf einem Faktenblatt (PDF-Datei).

Verweise
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