Esa und Nasa Bessere Daten über Wetter und Klima durch neue Satelliten

Im Dezember 2022 sollen zwei Satelliten in die Erdumlaufbahn gebracht werden, die Wetter- und Klimaforschung auf ein neues Level heben könnten. Der eine soll zum Beispiel frühzeitigere Gewittervorhersagen ermöglichen, der andere langfristige weltweite Wasserstandsänderungen wahrnehmen.

SWOT-Raumfahrzeug
Der neue Meeresbeobachtungssatellit der Nasa: SWOT. Bildrechte: NASA

Update 17. November 2022
Zwei Satelliten zur Wetter- und Klimaüberwachung werden im Dezember in den Weltraum aufbrechen. Während der Launch des Nasa-Satelliten SWOT für den 5. Dezember 2022 bekannt war, wurde der Start des Esa-Satelliten MTGI-1 lange Zeit nicht kommuniziert. Mittlerweile hat die Esa den Launch-Termin für den 14. Dezember 2022 festgelegt.

Der Countdown läuft schon. Zumindest auf der Nasa-Webseite für das neue Programm. Am 5. Dezember soll eine SpaceX-Rakete abheben und "SWOT" ins All bringen. SWOT steht für "Surface Water and Ocean Topography" – und das sagt eigentlich auch schon aus, was der Satellit tun wird, nämlich Daten von Wasserflächen erfassen. Er kann Salzwasser von Süßwasser unterscheiden und die "Pegelstände" von Meeren, Seen und Flüssen auf bis zu vier Millimeter Genauigkeit erkennen.

Für kurzfristige Erkenntnisse ist das gemeinsame Projekt der Nasa und der französischen Raumfahrtagentur CNES allerdings nicht gedacht, sondern es geht um Langzeitbeobachtungen. Schließlich kann der Satellit nicht überall gleichzeitig sein, sondern er tastet die Regionen der Erde bei seinen Umrundungen netzartig ab. Forschern soll es so ermöglicht werden, Veränderungen der Wasserstände überall auf der Welt im Laufe der Zeit zu verfolgen und damit Auswirkungen des Klimawandels zu messen.

Durch die Technik werden freilich gewisse Grenzen gesetzt. Das kleine Bächlein am Wegesrand wird bei den Beobachtungen keine Rolle spielen. Die Instrumente von SWOT können aber laut Nasa Ozeanströmungen und -wirbel mit einem Durchmesser von 20 Kilometern und mehr erkennen und verfolgen (und sind damit fünfmal genauer als bisher). Seen mit einer Fläche von mehr als sechs Hektar (zur Einordnung: der "kleine" Heidesee in Halle ist doppelt so groß) und Flüsse, die mindestens 100 Meter breit sind (die Elbe in Dresden schafft das mit rund 400 Metern locker), fallen nun ebenfalls einer "Dauerüberwachung" anheim.

Kipppunkt des Klimawandels

Ozeane sind der größte Speicher für atmosphärische Wärme und Kohlenstoff auf unserem Planeten. Man nimmt an, dass es Strömungen und Wirbel mit einem Durchmesser von weniger als 100 Kilometern sind, in denen ein Großteil des kontinuierlichen Wärmeaustauschs stattfindet. SWOT soll für ein besseres Verständnis dieses Phänomens sorgen, um festzustellen, ob es eine Obergrenze für die Fähigkeit der Ozeane gibt, Wärme und Kohlenstoff zu absorbieren.

"SWOT kann helfen, eine der wichtigsten Klimafragen unserer Zeit zu beantworten", sagt Nasa-Wissenschaftlerin Nadya Vinogradova Shiffer, und zwar: "Wo ist der Kipppunkt, an dem die Ozeane anfangen, enorme Wärmemengen an die Atmosphäre abzugeben und die globale Erwärmung zu beschleunigen, anstatt sie zu begrenzen?"

Satellit mit Blitzerfassung

Während SWOT also am 5. Dezember von Kalifornien aus ins All gebracht werden soll, steht ein anderer Satelliten-Starttermin noch nicht so genau fest. Es soll aber auch irgendwann im Dezember sein, wenn die europäische Wetterbeobachtung ein deutliches Upgrade bekommt.

Die Esa schickt dann den ersten Vertreter der dritten Meteosat-Generation in den Erdorbit. Dieser verfügt zum einen über mehr Spektralkanäle als seine Vorgänger und liefert dadurch deutlich höher aufgelöste Wetterbilder und -daten als bisher. Und zum anderen hat der Satellit einen völlig neuartigen Blitzsensor. Dieser wird mehr als 80 Prozent der Erdoberfläche kontinuierlich auf Blitzentladungen überwachen, egal ob sie zwischen Wolken und Wolken oder zwischen Wolken und Erdboden stattfinden. Dadurch sollen schwere Gewitter bereits im Frühstadium erkannt werden, was von entscheidender Bedeutung für frühzeitige Unwetterwarnungen sein könnte. Die Detektoren des neuartigen Blitzsensors sind dabei so empfindlich, dass sie auch relativ schwache Blitze erkennen können, selbst bei Tageslicht.

Schematische Darstellung der Bauteile des MTG-I-Wettersatelliten. Der "Flexible Combined Imager" verfügt über mehr Spektralkanäle und kann im Vergleich zur aktuellen zweiten Generation von Meteosat Bilder in höherer Auflösung liefern. Der Lightning Imager bietet eine völlig neue Fähigkeit für europäische Wettersatelliten. Er wird mehr als 80 % der Erdoberfläche kontinuierlich auf Blitzentladungen überwachen.
Schematische Darstellung der Bauteile des MTG-I-Wettersatelliten. Der "Flexible Combined Imager" verfügt über mehr Spektralkanäle und kann im Vergleich zur aktuellen zweiten Generation von Meteosat Bilder in höherer Auflösung liefern.
Der Lightning Imager bietet eine völlig neue Fähigkeit für europäische Wettersatelliten. Er wird mehr als 80 % der Erdoberfläche kontinuierlich auf Blitzentladungen überwachen.
Bildrechte: ESA / Mlabspace

Insgesamt ist die dritte Meteosat-Generation auf mehr als 20 Jahre Betrieb ausgelegt. Dafür wird man insgesamt sechs Satelliten brauchen – eine Dreiergruppe macht den Anfang und wird dann später (wenn ihr die "Luft" ausgeht) durch eine neue Dreiergruppe ersetzt. Innerhalb der Dreiergruppen besteht eine Aufgabenteilung: Ein Satellit deckt mehr Erdoberfläche ab und macht von jeder Region etwa alle zehn Minuten eine Aufnahme. Der zweite beschränkt sich auf eine kleinere Region, zum Beispiel Europa, liefert dort dafür häufiger Bilder. Und der dritte, etwas anders ausgestattete soll eine schnelle lokale Abdeckung von ausgewählten Teilen der Erde ermöglichen – bedarfsabhängig sozusagen.

Künstlerische Darstellung dreier Meteosat-Wettersatelliten der dritten Generation. Zwei baugleiche (MTG-I) arbeiten im Tandembetrieb: einer scannt Europa und Afrika alle zehn Minuten, der andere nur Europa, dafür alle zweieinhalb Minuten. Ein dritter Satellit mit etwas anderer Ausstattung (MTG-S) soll eine schnelle lokale Abdeckung ausgewählter Teile der Erde ermöglichen.
Künstlerische Darstellung dreier Meteosat-Wettersatelliten der dritten Generation. Zweimal MTG-I und einmal MTG-S. Bildrechte: ESA / Mlabspace

Der für Dezember geplante Raketenstart in Französisch-Guayana ist nun der Anfang vom Anfang dieser Mission – der erste Satellit der ersten Dreiergruppe soll dann in den Orbit befördert werden.

(rr)

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