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Bessere Wettervorhersagen dank dem neuen Aeolus-Satelliten

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Bessere Wettervorhersagen dank dem neuen Aeolus-Satelliten

Bessere Wettervorhersagen dank dem neuen Aeolus-Satelliten
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Ein neuer europäischer Satellit namens Aeolus misst erstmals die Winde aus dem All - das soll der Wettervorhersage einen riesigen Schub geben

An der Küste Nordnorwegens, im Andøya Space Centre, arbeiten Wissenschaftler an der Kalibrierung und Validierung aller Messungen, die sie vom neuen europäischen Wettersatelliten Aeolus aus dem Orbit erhalten.

Mit einer Vega-Rakete beginnt eine bahnbrechende Wetter-Mission: Damit wurde Ende August der lang erwartete ESA-Satellit Aeolus in den Weltraum geschossen. Jetzt fliegt er schnell und nah an der Erde, nur 320 Kilometer über unseren Köpfen.

ESA​-Projektwissenschaftlerin Anne Grete Straume: "Gerade jetzt, wo wir uns unterhalten, umkreist Aeolus die Erde. Der Satellit fliegt über den Nordpol zum Südpol und wieder zum Nordpol in einer sogenannten polaren Umlaufbahn. Und während er sich so um die Erde bewegt, dreht sie sich unter ihm. Deshalb kann Aeolus 16 Mal am Tag Messungen rund um den Globus durchführen."

Aeolus besteht aus einem Laser und einem Spiegelteleskop, womit nach dem Lidar-Prinzip Luftströmungen großräumig erfasst werden sollen. Das hat es noch nie zuvor gegeben.

​Da keine Raumfahrtmission isoliert operieren kann, kommt ein Wissenschaftsteam aus Norwegen ins Spiel: Sie arbeiten im Andøya Space Centre, einem Atmosphärenobservatorium, das 300 Kilometer innerhalb des Polarkreises liegt. Die hier gesammelten Daten werden eine Schlüsselrolle bei der Kalibrierung und Validierung der Windmessungen aus dem All spielen.

Michael Gausa, Wissenschaftlicher Direktor des Andøya Space Centre: "Wenn Sie sich unseren Standort ansehen, mit diesem Observatorium, das auf 69 Grad Nördlicher Breite liegt, gibt es keine andere Station, die Messungen zusammen mit Aeolus durchführen kann. Es ist also die einzige Station, die Messungen von Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen nach dem Lidar-Prinzip auf dieser Breite in der nördlichen Hemisphäre durchführt."

Wind - das fehlende Teil des Wetterpuzzles

Diese beiden Teleskope des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik arbeiten ähnlich wie der Aeolus-Satellit und beobachten mit Lasern den Wind. ESA-Projektwissenschaftlerin Anne Grete Straume greift auf diese Messungen und weitere von anderen Bodenstationen zurück, um sie mit denen der Aeolus-Mission zu vergleichen.

ESA-Wissenschaftlerin Anne Grete Straume: "Es ist sehr wichtig, zu verstehen bzw. zu überprüfen, ob die von uns durchgeführten Satellitenmessungen für alle Wetterarten korrekt sind - seien es Stürme oder gute Wetterbedingungen. Wir brauchen den Vergleich mit diesen qualitativ hochwertigen Bodenmessungen für alle Arten von Wetterbedingungen. Deshalb ist es wichtig, nicht nur einmal zu messen und zu vergleichen, sondern über eine längere Zeit."

Mit weiteren Daten wie z.B. Messwerten von Wetterballons wird die Genauigkeit der Aeolus-Instrumente gemessen. Dazu startet das Team zweimal täglich Ballons. Sie erfassen präzise lokale Messungen von Windgeschwindigkeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Diese Parameter bilden die Grundlage für jede Wettervorhersage.

Ingenieurin Ingrid Hanssen, Andøya Space Centre: "Damit erhalten wir vor Ort Winddaten, was bei der Kalibrierung und Validierung der Satelliten-Messungen sehr wichtig ist. Damit wissen wir, dass wir in etwa im gleichen Bereich messen. Natürlich wird der Ballon bei Wind abdriften, aber im großen Ganzen decken wir das gleiche Gebiet ab, und wir können die Messungen von Satellit und Ballon vergleichen."

Aeolus ist nicht der erste Wettersatellit - andere Satelliten beobachten bereits seit Jahrzehnten Parameter wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Bisher gab es jedoch kein globales System zur Windmessung um unseren Planeten. Winde wurden von Wellenbewegungen oder Wolken abgeleitet, aber nicht direkt gemessen.

Der Wind ist das fehlende Teil des Wetterpuzzles, wie Lars Isaksen vom Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen (European Centre for Medium Range Weather Forecasts, ECMWF), erklärt: "Einige der größten Prognosefehler, die es in den vergangenen fünf Jahren gab, kann man auf unser mangelndes Verständnis der Tropenwinde zurückführen. Es gibt keine Windinformationen über die Ozeane, den südlichen Pazifik, da gibt es überhaupt keine Windinformationen. Selbst vom Atlantik hat man sehr wenig Windinformationen."

Den Klimawandel besser verstehen

Alle Aeolusdaten werden im Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen verarbeitet und mit anderen Wetterdaten verglichen, bevor sie an die Prognostiker weitergeleitet werden. Aber die Aeolus-Mission ist ein Test und muss sich beweisen:

"Niemand weiß, ob es funktionieren wird. Wenn es klappt, werden wir die Daten in unsere numerischen Wettervorhersagemodelle aufnehmen, um unser Verständnis des 'Anfangszustandes' zu verbessern - so ist das Wetter heute, das ist wichtig für unsere Wettervorhersage. Alles hängt davon ab, wie das Wetter heute ist, dann integriert man ein komplexes mathematisches Modell, das die Zukunft berechnet - das gibt einem die Wettervorhersage für die kommenden Tage", so Lars Isaksen.

Aeolus kann die Windgeschwindigkeit und -richtung von der Erdoberfläche bis zu einer Höhe von 30 Kilometern messen. Bisher scheint das empfindliche Laserinstrument wie vorgesehen zu funktionieren:

"Nur ein paar Wochen, nachdem wir das Instrument in den Weltraum gebracht und angefangen haben, den Satelliten und seine Instrumente zu testen - wir ihn angeschaltet haben - haben wir bereits Daten erhalten, die wie die aussehen, die wir als Endprodukt haben werden, das ist wirklich aufregend", so Anne Grete Straume.

Mit Blick auf die Zukunft hoffen die Wissenschaftler, dass sie Aeolus nach mehrjähriger Datenerhebung zur Analyse langfristiger Trends und zur Klimamodellierung nutzen werden können: "In einem sich ändernden Klima, wie wir es jetzt haben, wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Äquator und den Polen tatsächlich kleiner, und dadurch ändert sich die Art und Weise, wie der Wind in der Atmosphäre herumfließt, um Energie zu transportieren. Wenn wir das also besser verstehen, werden wir auch mehr darüber wissen, wie sich das Wetter in einem zukünftigen Klima ändern wird", so Anne Grete Straume.

Wenn die Mission gut verläuft, könnten weitere Aeolus-Missionen gestartet werden, um zukünftige Wettervorhersagen mit Winddaten zu versorgen und den Klimawandel zu verstehen.

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