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Beobachtungsnetzwerk bekommt Lücken

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 01.03.2016 19:25

Die Weltmeere gehören zu den wichtigsten Faktoren im Erdsystem, und seit 15 Jahren bekommen die Geowissenschaftler endlich umfassend und regelmäßig Daten aus nahezu allen Ecken der Ozeane. So lange driften inzwischen die Bojen des Argo-Systems mit den Strömungen um die Welt und liefern Informationen über Temperatur und Salzgehalt. Seit gut sechs Jahren werden ihre Daten überdies ergänzt durch Satellitenmessungen. Doch das weltumspannende Messnetz der Ozeanographen ist lose geknüpft: In "Nature Climate Change" hat daher ein Quartett von Erdsystemforschern dazu aufgerufen, die Beobachtung der Ozeane auf eine festere Basis zu stellen.

Der argentinisch-amerikanische Satellit SAC-D, besser bekannt als Aquarius. (Bild: NASA)Am Sonntag, 7. Juni 2015, um 14:53 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit kam das überraschende Ende für den argentinisch-amerikanischen Aquarius-Satelliten. Eine Störung in der Elektronik führte zum Stromausfall, gerade als der Satellit die Antarktis in Richtung des Indischen Ozeans überflog. Es war das Ende von fast vier Jahren Salzwasserbeobachtung aus 657 Kilometern Höhe, in denen der Satellit jede Woche ein komplettes Bild vom Salzgehalt in den Weltmeeren lieferte, und für die Erdbeobachtung ein deftiger Schlag. "Diese Salzgehaltsänderungen sind der einzige Parameter, mit dem wir letztendlich Bewegungen im Süßwasser der Ozeane diagnostizieren können", erklärt Detlef Stammer, Direktor des Centrums für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit an der Universität Hamburg.

Das Süßwasser, das durch die Flüsse vom Festland, durch abschmelzende Gletscher und zu einem geringen Teil auch durch den Regen in die Weltmeere gelangt, ist Teil des weltumspannenden Wasserkreislaufs, der für alle Organismen auf diesem Planeten eine lebenswichtige Rolle spielt. Doch gerade der Teil, der in den Ozeanen abläuft ist für das Landlebewesen Mensch nur sehr schwer zu erfassen. "Wir wünschen uns, dass wir den gesamten hydrologischen Zyklus abdecken können", so Stammer, "um so den ganzen Zyklus besser verstehen zu können, nicht nur Änderungen in einzelnen Komponenten."

Vergleich der Salinitätsmessungen der Satelliten Aquarius und SMOS. (Bild: NASA/ESA)Erst seit der Jahrhundertwende haben die Geowissenschaftler Instrumente in der Hand, die ihnen regelmäßig Daten über das Geschehen auf See liefern: Außer Aquarius fliegt noch der ESA-Satellit SMOS in einer Erdumlaufbahn. Seit 15 Jahren driften Messbojen des Argo-Projektes durch die Weltmeere und messen Temperatur und Salzgehalt. Schließlich gibt es seit 2007 Bemühungen mit dem Go-Ship-Programm, Forschungsschiffe in einem gleichmäßigen Raster und in regelmäßigen Abständen über die Ozeane fahren zu lassen, um ebenfalls hydrographische Daten zu erheben.

Von einem "goldenen Zeitalter" sprechen daher Stammer und drei Kollegen in einem Kommentar in der aktuellen "Nature Climate Change", weil jetzt erstmals gleichmäßige Daten über einen längeren Zeitraum erhoben werden, anstatt Schnappschüsse von den Orten zu machen, an denen sich gerade Forschungsschiffe aufhalten. Doch wie das Beispiel von Aquarius zeigt, kann die Blütezeit schnell dahinwelken. "Gerade die Satelliten waren beide als Testmissionen geplant, es gibt wenig Pläne sie fortzusetzen", sagt Stammer. SMOS wurde bereits 2009 gestartet und ist inzwischen doppelt so lange aktiv wie ursprünglich geplant. "Es kann tatsächlich jeden Tag sein, dass irgendwo ein letztes Ersatzteil kaputt geht, und dann ist der Satellit nicht mehr viel wert", so Stammer. Dann ist von einem Tag auf den anderen Schluss mit den flächendeckenden Informationen aus der Umlaufbahn.

Der ESA-Satellit SMOS. (Bild: ESA)Der Kommentar in "Nature Climate Change" soll daher so etwas wie ein Weckruf sein, sich rechtzeitig um Nachfolgemissionen zu kümmern. "Wir müssen an die Raumfahrtagenturen herantreten, dass das weitergehen und auch finanziert werden muss", fordert Stammer. Das in Genf ansässige Weltklimaforschungsprogramm, das von zwei UN-Organisationen und dem Internationalen Wissenschaftsrat ICSU finanziert wird, soll die notwendige Durchschlagskraft in den Verhandlungen mit NASA, ESA und Konsorten bringen. Dabei rechnen Fachleute wie Stammer bereits damit, dass es bei der Satellitenabdeckung reißen wird. Die Vorbereitung einer Weltraummission dauert viele Jahre, was jetzt geplant wird, startet erst im nächsten Jahrzehnt. "Ohne Lücke werden wir wahrscheinlich gar nicht auskommen", sagt der Fernerkundungsspezialist, "so lange wird SMOS nicht halten."

Bleiben die beiden meeresgebundenen Programme Go-Ship und Argo. Das schiffsgestützte Programm Go-Ship leidet unter der Achillesferse der Meeresforschung: Schiffszeit ist extrem teuer, die Fahrten können daher kaum etwas anderes sein als sehr genaue Kalibriermissionen für die großen Datensammelprogramme, die sich auf Satelliten oder Bojen stützen. Im Go-Ship-Raster klaffen weiterhin große Lücken im Nordpazifik und im Indischen Ozean, weil die teuren Schiffe nicht zur Verfügung stehen.

Das japanische Forschungsschiff Takuyo und eine Argo-Treibboje. (Bild: Argo-Projekt/UCSD)Ein Lichtblick ist das Bojen-Programm Argo: Anfang 2016 drifteten mit 3918 so viele Schwimmkörper wie nie zuvor durch die Weltmeere. Allerdings ist das Vorhaben keineswegs langfristig gesichert. Schon in diesem Jahr rechnet das Konsortium aus 30 Ländern damit, dass nicht genug Schwimmer ausgebracht werden, um die Minimalzahl für eine flächendeckende Argoflotte auf Dauer aufrecht zu erhalten. Auch in den Planungen für die folgenden Jahre klafft eine Lücke, so dass das Bojenprogramm schon für 2019 mit Schwierigkeiten bei der Abdeckung rechnet. "Die Finanzierung ist langfristig nicht gesichert", erklärt Stammer, "sondern wird jährlich verlängert."

Die Bundesrepublik macht da eine Ausnahme, derzeit läuft die Ausschreibung für Argo-Bojen für das laufende und das nächste Jahr. Der Auftrag kann bis Ende 2019 verlängert werden. Allerdings finanziert Deutschland derzeit auch nur 129 Driftbojen, knapp ein Dreißigstel der gesamten Flotte. In den USA, die mehr als die Hälfte der Argo-Einheiten unterhalten, steht das Programm wie jeder Haushaltsposten der US-Regierung jedes Jahr grundsätzlich zur Disposition des Kongresses. Viele der 29 anderen Teilnehmerstaaten entscheiden ebenso. "Je nachdem, wie sie Geld haben, machen sie mit oder machen nicht mit", meint Stammer.

Der Stand der Argo-Treibbojen in den Weltmeeren vom 28.02.16. (Bild: Argo-Projekt/UCSD)Besonders kritisch blicken Stammer und seine Kollegen derzeit nach Australien. Das Land steuert nach den USA und Frankreich den drittgrößten Anteil zum Argo-Programm bei, doch gerade hat die beauftragte Forschungsorganisation CSIRO bekannt gegeben, dass sie die Klimaforschung und -beobachtung drastisch zusammenstreicht und neu ausrichtet. Ob der Argo-Beitrag weitgehend ungeschoren davonkommen wird, wie die CSIRO-Führung zwischen den Zeilen andeutet, ist noch offen. Wie es "Down under" weitergeht, wird daher eines der Themen, über die sich Klimaforscher und Ozeanographen in dieser Woche in Amsterdam die Köpfe heiß reden. Dann treffen sie sich auf Einladung der Weltmeteorologie-Organisation WMO zur Internationalen Konferenz des Globalen Klimabeobachtungssystems. Konferenzthema: Der Pfad in die Zukunft.